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随着GIS电压等级的升高及应用的普及,现场出现了越来越多的GIS异响振动问题。GIS现场的异响振动有装配不良造成的、也有高频信号入侵引起的,甚至存在随GIS运行方式的不同出现时强时弱的异响振动问题。文中旨在对时强时弱异响振动的成因进行剖析,以从源头上解决防振问题。从理论上分析了空载及负载时GIS导体与壳体间存在的电场力和电磁力,推导出电场力、电磁力与施加电压值、承载电流值及工频频率间的数学表达式。GIS空载运行时导体与壳体间仅有电场力的作用、且电压等级越高电场力越大,所以异响振动多发生在超高压等级GIS的现场调试和空载运行中。承载电流后,由于电磁力的方向与电场力相反,使导体与壳体间的合力减小,从而削弱了异响振动。承载电流的大小决定…
接地网故障的有效诊断大都需要测量大量的现场数据,工作量大且测量结果易受现场干扰的影响。为在减少现场测试工作量的同时提高接地网故障诊断的准确性,文中提出了基于虚拟样本生成（virtual sample generation, VSG）技术与概率神经网络（probabilistic neural network, PNN）的接地网故障诊断方法。首先针对接地网正常与典型故障下的磁场分布测量结果,采用组发现技术和超球特征方程相结合的非线性VSG构造了大量的接地网磁场分布结果,据此对PNN进行了训练及分类,实现了变电站接地网典型故障的有效诊断。对某35 kV变电站接地网的磁场分布测量结果与典型故障的诊断结果表明:所提出的非线性VSG技术更为…
近年来,国家电网公司为响应国家节能减排号召,组织开展了SF6/N2混合气体用于GIS母线、隔离和接地开关的工作,研究确定了SF6/N2混合气体GIS母线、隔离和接地开关采用统一的30%:70%的混合比,多个厂家的产品通过了型式试验和新产品技术鉴定,并在变电站开展了工程试用。为了研究SF6/N2混合气体GIS设备运维手段,文中研究了SF6/N2混合气体分解产物检测方法及设备故障情况下分解产物特征组分。针对SF6/N2混合气体设备中的N2由于设备故障或异常可能发生反应,生成氮氧化物和氮氟化物,文中研究提出了气相色谱分析方法和流程,应用该方法和流程可实现17种气体组分的分析。通过模拟设备局部放电、异常发热和开断电弧的缺陷,研究提出了SF…
直流电缆负荷循环系统是开展全尺寸电缆绝缘材料性能研究的重要设备,核心功能是实现绝缘层温度梯度和导体温度的精确控制。为了研究±500 kV直流电缆负荷循环系统中控温介质的流速对绝缘层温度梯度和导体温度的影响,在COMSOL Multiphysics中建立了水循环回路的有限元模型,对直流电缆、循环水及保温水管开展了热流固耦合仿真。通过改变水的流速,研究了绝缘层温度梯度和导体温度的轴向差异变化情况,并对水温和线芯电流进行了修正。结果表明:增大水的流速有利于降低水温的波动,当流速为0.3 m/s以上时,绝缘层温度梯度和导体温度的轴向差异均低于1℃;给出了迭代计算水温和线芯电流的方法,从而将绝缘层温度梯度和导体温度的误差均控制在±1℃以内,…
以RTV型防污闪涂料为基体,FeMnCuO4粉料作为吸热材料,制备了吸热型RTV防覆冰涂料,研究了FeMnCuO4添加量对RTV涂料整体憎水性能、电气性能及吸热效率的影响。结果表明,FeMnCuO4质量分数在8%左右,RTV涂料基体质量分数在92%时,该防覆冰涂料具有较好的综合性能;并且涂料憎水性、憎水迁移性、憎水丧失及恢复特性、自洁性、体积电阻率、相对介电常数性能均超过相关标准要求;光能吸收率达到77.7%,可以满足现场输电线路绝缘子防覆冰的需求。
超声波局放检测法是现场判断GIL设备绝缘状态的重要手段。文中利用超声波检测法开展PE换流站GIL设备局放带电测试,发现11起异常信号,为了查明局放信号异常原因,现场开展机械振动、外部电晕干扰等排查,分析信号特征,返厂开展试验验证,解体故障定位,缺陷模拟测试等。研究表明:GIL设备存在界面气隙时超声波局放信号图谱特征为出现50 Hz和100 Hz频率相关性信号,且50 Hz频率相关性较小,100 Hz频率相关性强烈,相位模式出现正弦相关性波形,一个周期内有两簇较集中的信号聚集点。结合现场测试和返厂试验分析结果,文中提出了GIL设备现场局放测试判断方法和排除界面气隙缺陷的出厂试验技术手段,对GIL出厂试验和设备运维具有一定的参考价值。
由于交联聚乙烯的电导率受温度和场强的影响,计算高压直流电缆绝缘在实际工况下的电场分布时,需要综合考虑热场与电场。另外,在实际运行中,电缆绝缘不仅需要耐受稳态直流电压,还需要经受连续升压、极性反转及叠加操作冲击等暂态电压的作用。文中采用有限元计算软件Comsol Multi-physics,首先对500 kV直流海缆XLPE绝缘中的稳态温度分布进行计算;然后通过对XLPE绝缘电导率实测数据进行拟合,获得电导率随温度及场强的变化公式,并在此基础上,仿真研究了绝缘中的稳态及暂态电场分布。研究结果表明:绝缘介质发热功率远小于线芯焦耳损耗功率;海底电缆的载流量瓶颈为其登陆段,可能导致线路允许载流量达不到设计要求;XLPE绝缘的稳态场强沿径向…
研究了热态SF6/N2混合气体的电击穿特性。在局部热力学和化学平衡假设下,采用质量作用定律法,计算压强0.01～2.00 MPa、温度300～4 000 K范围内的SF6/N2电弧等离子体各组分的摩尔分数,分析电弧熄灭过程热态SF6/N2电弧等离子体各粒子组分随温度和压强的变化过程。采用两项近似方法求解玻尔兹曼方程,得到了不同折合电场下热态SF6/N2混合气体的电子能量分布函数,分析不同碰撞过程中各微观粒子的折合电离系数和折合吸附系数,得到了热态SF6/N2混合气体的折合击穿场强（E/N）cr。研究表明:SF6/N2混合气体的折合击穿场强（E/N）cr随着电弧等离子体温度的降低而增大,其增大的速率主要与混合气体中SF6的分解复合特…
覆冰对电网威胁巨大。开发适于防冰的正温度系数材料与绝缘子结合,使绝缘子的发热功率受温度控制,对提升绝缘子防冰能力具有重要意义。以BaCO3、TiO2为原料,分别掺杂15. 0%（摩尔分数,下同）的Sn4+、32. 4%的Sr4+作为居里点移动剂取代Ti元素和Ba元素,又分别以Y3+、Mn2+作为电子施主和电子受主,均在1 150℃和1 350℃进行预烧与二次烧结,制备出Ba(Ti0. 850Sn0. 150) O3和(Ba0. 676Sr0. 324) TiO3两种正温度系数材料,两种材料的居里温度均在0℃附近,低温区体积电阻率分别在105Ω·m数量级和103Ω·m数量级,Ba(Ti0. 850Sn0. 150) O3在居里点附近…
为了研究用于制造风电机组叶片、机舱罩和整流罩的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）在雷击下的损伤,笔者在高压实验室中用冲击电流发生器（ICG）对3种不同雷电防护设计的GFRP样板进行模拟雷击试验研究。第一种GFRP样板的雷电防护系统由接闪器和嵌入式引下线构成;第二种GFRP样板的雷电防护系统仅由嵌入式引下线构成;第三种GFRP样板未采取任何雷电防护设计。结果显示,GFRP样板上的接闪器和引下线可以将雷电流安全引导至接地装置。如果接闪器未成功拦截雷击,而是直接穿透GFRP击中嵌入的引下线时,被击中位置的GFRP样板会瞬间爆裂并燃烧。如果雷电击穿无任何保护装置的纯GFRP样板,被击中位置的GFRP样板会更剧烈的爆裂和燃烧。此外,研究还发现…
由于长期运行在湿热的气候环境下,近年来我国南方地区复合绝缘子异常发热、击穿断裂等故障时有发生,严重威胁了电网的安全稳定运行。为了研究复合绝缘子硅橡胶伞套的湿热老化特性,首先对高温硫化（High Temperature Vulcanization,HTV）硅橡胶进行湿热老化实验,然后利用扫描电镜、红外光谱、热重分析、介电谱和热刺激电流测试等分析手段对湿热老化和运行老化样品进行微观分析,结果表明:湿热的联合作用能够显著加速HTV硅橡胶的老化进程,随着湿热老化时间的增加,样品的表面微观形貌、化学基团、热解性能、介电性能和陷阱性能均逐渐劣化,其中,硅氧主链与硅碳侧链红外吸收峰高、热解剩余质量、介电参数和陷阱参数可作为硅橡胶的老化特征参量,…
实际运行工况下的开关柜内绝缘件受到污秽、潮湿凝露、发热和冷热循环等不利影响而逐步老化,材料表面绝缘性能不断降低,对设备安全运行造成威胁。为了提高环氧树脂（EP）表面的绝缘性能（憎水性、表面电阻率及沿面闪络电压）,基于介质阻挡放电原理,采用高压脉冲源激励产生大气压Ar等离子体射流（APPJ）处理表面涂抹二甲基硅油的环氧树脂。实验结果发现:处理后的EP表面憎水性明显增强,二甲基硅油中含Si基团由于等离子体射流中高能活性粒子作用修饰到EP表面,形成新的Si-C和Si-O化学键。同时,材料表面上的二甲基硅油阻碍了含O活性粒子接触EP表面,使含O的活性基团无法在环氧树脂表面生成。同时,由于EP表面粗糙度的上升,EP表面沿面闪络电压及表面电阻…
电弧等离子体电导率是影响电弧能量的关键因素之一。文中从微观角度出发,通过库伦碰撞模型对SF6电弧等离子体内电子温度与重粒子温度进行计算,针对热力学非平衡态特点对Saha方程、Guldberg-Wagge方程进行修正,根据SF6放电时存在的电离、解离平衡计算得出不同压强、不同温度下的电子数密度;改进Spitzer电导率计算模型,得到压强为0.1～1 MPa、温度为300～20 000 K范围内非平衡态双温度SF6电弧等离子体电导率,并在压强为0.6 MPa下与平衡态电弧电导率计算结果进行对比。研究结果表明:当温度为7 000 K时等离子体内部开始出现电子,并随着温度的升高电子密度迅速达到峰值;压强为0.6 MPa下,温度小于10 0…
GIS在开关分闸后母线上会存在幅值较高的残余直流电压,由于GIS中电荷泄漏较慢,残余直流电压可持续作用较长时间。当再一次合GIS母线时,母线上可能会出现冲击过电压,冲击过电压会与母线残余直流电压叠加,使GIS处于直流叠加冲击电压的作用下。近年来国内多起GIS击穿事故发生于开关合闸瞬间,因此有必要对直流叠加冲击电压下GIS的放电特性进行研究。首先介绍了直流叠加冲击电压下稍不均匀电场和极不均匀电场中SF6气体间隙的放电特性和放电机理,以及直流叠加冲击电压下自由金属微粒引起的气体间隙放电特性;然后总结了直流叠加冲击电压下绝缘子沿面的闪络特性和金属微粒对直流叠加冲击电压下绝缘子闪络特性的影响,并分析了表面电荷对绝缘子沿面闪络过程影响机理的…
目前的气体绝缘电力设备中SF6气体泄漏检测方法存在检测精度低、无法对泄漏点准确定位等不足,为此提出基于小波分析的绝缘电力设备中SF6气体泄漏检测方法。通过红外气体检漏器进行采样,通过直方图均衡化实现图像预处理,通过小波变换对信号、图像进行分解,再通过小波变换去除背景,留下目标和噪声,再通过设置小波阈值去除噪声,至此完成基于小波分析的绝缘电力设备中SF6气体泄漏检测方法的设计与实现。从检测精度和泄漏点定位准确性两方面,对提出的基于小波分析的绝缘电力设备中SF6气体泄漏检测方法和传统的检测方法进行对比实验。实验结果表明,与传统的绝缘电力设备中SF6气体泄漏检测方法相比,采用提出基于小波分析的绝缘电力设备中SF6气体泄漏检测方法,其检测…
高压SF6开关设备运行中的放电故障（火花放电、电弧、局部放电等）诱导SF6分解为低氟硫化物,放电温度降低带来的SF6复合过程仍可保证设备具有良好的绝缘和灭弧能力。然而,当低氟硫化物与设备内无法避免的水蒸气和氧气杂质发生反应时,产生的腐蚀性产物会对设备的正常运行带来威胁,从而为利用SF6特征分解产物进行故障诊断提供依据。因此,文中利用气相色谱仪诊断技术对火花放电下SF6特征分解产物SOF2,SO2F2和SO2的演化特性进行研究,结果表明产物的摩尔分数随水蒸气和氧气体积分数的增加而升高,火花放电能量的提升也对分解产物的生成具有促进作用。文中工作可以为高压开关设备故障诊断和运行状态在线监测奠定理论基础。
气体绝缘组合电器（gas insulated switchgear,GIS）设备局部放电存在安全隐患,不容忽视。文中采用特高频法研究GIS中典型局部放电过程,建立局部放电缺陷模型,进行大量试验获得数据。提取数据得到局部放电特征量,并采用局部放电特征谱图研究局部放电的特征。对特征量进行筛选、分类,选取不同类型特征量代入自回归移动平均模型中对GIS局部放电发展趋势的预测情况进行分析研究。结果表明:①对于局部放电线性参量,ARMA预测模型可以对其发展趋势进行准确预测,整体预测误差值均在10%以下;②对于局部放电阶跃参量,ARMA预测模型可以对其发展趋势进行预测,但难以较为精确地预测其具体数值;③对于局部放电非线性参量,ARMA预测模型难…
为了将频域介电响应法（FDS）用于氧化锌压敏电阻老化状态的无损检测,在实验室环境下对氧化锌压敏电阻进行冲击老化试验,测量其介电频谱,并引入了带直流电导的多驰豫Cole-Cole模型拟合分析氧化锌压敏电阻的介电频谱。通过双驰豫Cole-Cole模型拟合常温下的介电谱发现,其中存在α驰豫过程和β驰豫过程,其对应的活化能约为0.68 eV和0.34 eV,对应着非本征晶间相缺陷驰豫和本征氧空位缺陷驰豫,α驰豫强度Δεα随冲击次数的增加而增强,而β驰豫过程不受冲击老化的影响;在拟合高温下（393 K）的介电频谱时新发现γ驰豫过程,其活化能约为0.73 eV,对应着非本征晶界面缺陷驰豫,随着老化程度的加深,驰豫强度Δεγ、形状参数γ增大,驰…
采用溶胶-凝胶法成功制备了梯度掺杂CaCu3Ti4-xZrxO12（x=0、0. 05、0. 10、0. 15、0. 20）薄膜。通过X射线衍射及扫描电镜对其相结构及显微组织进行分析;采用压敏电阻直流参数仪和精密阻抗分析仪对其压敏和介电性能进行研究。研究结果表明,Zr梯度掺杂不仅能显著降低CCTO薄膜的晶粒尺寸,而且提高其非线性系数。相比于下梯度掺杂,Zr上梯度掺杂CCTO薄膜综合电性能最好,其中非线性系数为α=8. 3,漏电流IL=102μA,压敏电压VT=7. 44 V/mm,介电损耗tanδ=0. 029。上梯度掺杂CCTO有利于电容-压敏双功能器件的开发和应用。
2012年以来,光纤电流互感器（FOCT）因其不断暴露出的可靠性问题,工程应用量逐年下降。为此,针对FOCT故障诊断方法,相关研究人员和企业也作出了建设性的尝试。文中介绍了FOCT的基本原理和工程应用现状,分析了其常见故障模式和主要组成部件的故障率。针对FOCT的突变性故障和渐变性故障,分别综述了基于解析模型、基于信号处理和基于知识处理的故障诊断方法。最后对FOCT故障诊断方法的研究工作进行了展望,提出了采用集成光路的FOCT和综合化、智能化的故障诊断方法,将会是今后的研究热点。