DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.020

基于Havriliak–Negami介電弛豫模型的油紙絕緣狀態評估

周利軍,李先浪,王東陽,江俊飛

摘 要:為了定量分析水分質量分數、溫度及絕緣紙聚合度對油紙絕緣頻域介電譜的影響,將HN介電弛豫模型用于研究油紙絕緣頻域介電譜特性。采用復分析理論和幾何方法得到了HN介電弛豫模型實部、虛部與其模型參數的解析式。分別測試了5組不同水分質量分數、溫度及聚合度油紙絕緣試樣的頻域介電譜,采用HN介電弛豫模型對介電頻譜進行了計算擬合,并分析了水分質量分數、溫度及聚合度對HN介電弛豫模型參數的影響。結果表明:弛豫時間常數與水分質量分數、溫度、聚合度分別滿足對數線性關系、Arrhenius方程及線性關系;高頻介電常數及其與靜態介電常數之差隨著水分質量分數、溫度、聚合度的增加而增大;形狀參數β隨著水分質量分數、溫度的增加而增大,隨著聚合度增大而下降;形狀參數α的值均落于0.7~0.9之間。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.021

多參數調節的超高頻局部放電信號模擬源研制

杜 林,劉順成,楊 賢,李 劍,吳 雄

摘 要:超高頻局部放電傳感器及檢測系統性能的評價需要穩定的信號源,由于多種因素的影響,高壓模擬放電模型產生的超高頻局部放電信號存在放電參數不穩定和不易調節的缺陷。因此根據超高頻信號的時頻特性,設計出了一種局部放電超高頻信號模擬源。該信號源由控制單元、信號合成單元、寬頻帶全向發射天線組成,控制單元產生能夠反映局部放電時頻特征和相位特征的信號,通過幅值調制單元合成超高頻局部放電信號,信號由天線發射。實驗結果表明:該信號源能輸出連續穩定的并具有工頻相位特征的電磁波信號,信號的頻率范圍為0.3~1.5 GHz,輸出信號頻率、輸出功率及局部放電相位–放電量(φ-q)、相位–放電次數(φ-n)譜圖均可平滑調節,輸出功率達25 dB,能有效模擬多種類型的局部放電超高頻信號。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.022

CF3I在微水條件下的放電分解組分研究

張曉星,戴琦偉,韓曄飛,肖 淞

摘 要:CF3I可以作為SF6的替代氣體而應用于各類氣體絕緣設備中,而H2O對CF3I放電分解組分的影響還鮮有研究。故通過密度泛函理論(DFT),對處于常溫常壓下含有微量水分的CF3I放電分解過程進行仿真分析,以求完善CF3I的替代理論。首先,根據熱力學理論求得CF3I等主要分子的結構模型,并在此模型的基礎上計算各個CF3I分解反應進行的難易程度,獲得CF3I分子最可能的分解途徑,并得到純CF3I氣體的動態平衡過程;其次分析H2O在放電環境下生成OH?和H?的反應路徑;最后探討在微水的影響下,CF3I與H2O在放電過程中可能發生的主要反應及產生的主要產物。研究結果表明:CF3I直接吸附電子后分解成CF3?和I?所需吸收的能量是最少的,因此該途徑最為可行;H2O分解產生H?和OH?最少,分別需要吸收377.58 kJ/mol和488.29 kJ/mol;微水的存在使得分解組分多樣化和復雜化,破壞了CF3I自身的動態平衡,由此降低CF3I氣體的局部放電起始電壓進而減弱了其絕緣性能。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.023

電容式電壓互感器的寬頻無源電路模型

梁貴書,杜欣宇,謝宇廷,荊永明

摘 要:針對電容式電壓互感器傳統模型在高頻時測量不夠準確的問題,提出了一種對雙口導納參數先進行“并項”再進行“分項”的無源化處理方法,通過對一110 kV電容式電壓互感器進行無源電路綜合,建立了一種能夠考慮雜散和頻變特性的電容式電壓互感器寬頻無源等效電路擴展模型。該模型不含負值的電阻、電感和電容,具有良好的寬頻適應性和可移植性,并開展了雷電沖擊實驗。結果表明,該模型的仿真結果與實測結果相符,首波峰值最大誤差為3.862%,驗證了所提模型的有效性和建模方法的正確性。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.024

基于光纖傳輸的氣體絕緣開關設備局部放電超聲波檢測系統

劉云鵬,李巖松,黃世龍,趙 濤

摘 要:為了檢測和分析氣體絕緣開關(GIS)設備的絕緣狀態,結合光纖傳輸技術、數字信號處理技術、超聲波檢測技術,設計了1套基于光纖傳輸和LabVIEW虛擬儀器的GIS局部放電超聲波檢測系統。系統由超聲波傳感器、遠端高速采集模塊、本地模塊和上位機軟件系統組成,應用光纖傳輸技術實現GIS局部放電信號的高速可靠采集。在準確提取局放信號的基礎上,使用圖形化編程語言LabVIEW 開發了上位機軟件系統,上、下位機之間的通信通過用戶數據報協議(UDP)實現。系統可實時采集和存儲GIS局部放電超聲波信號,并可對局部放電信號的時域、頻域分布等信息進行分析,定位故障位置。采用該系統在多個變電站進行了實測,結果表明該系統可以有效地檢測GIS局部放電。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.025

基于ANSYS Workbench的變壓器繞組松動分析及判定方法

馬宏忠,弓杰偉,李 凱,許洪華,周 宇

摘 要:為了判斷變壓器繞組松動缺陷及進行缺陷定位,通過分析變壓器不同位置處的振動信號變化情況,提出基于ANSYS Workbench的繞組松動缺陷診斷方法。將繪制的模型導入Workbench中進行模態分析,并與實驗結果進行對比,驗證模型的正確性。通過對模型施加正弦的加速度來進行諧響應分析,并根據繞組各相的頂部軸向和正面徑向的振動信號變化設定松動閾值。對變壓器進行繞組松動實驗,利用基頻分量占總分量的比例值相比于額定預緊力下的比例值的變化率來判斷繞組松動相,可初步進行繞組松動缺陷定位。結果表明,試驗變壓器的C相繞組頂部的基頻分量變化率大于頂部閾值0.78,且正面變化率大于正面閾值0.44,從而說明C相繞組出現嚴重松動。而正常相的頂部和正面的基頻分量變化率都要小于各位置處的松動閾值,其中遠離松動相的繞組的變化率小于0.03,因此該方法可以進行繞組松動缺陷定位。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.026

某省級電網220 kV及以上輸電線路故障統計與分析

陸佳政,周特軍,吳傳平,李 波,譚艷軍,朱 遠

摘 要:針對目前已有的輸電線路故障原因不明確問題,提出了輸電線路故障分類方法,闡述了不同故障分類的特點。統計了2005—2014年某省級電網輸電線路故障情況。并分析了該省氣溫與輸電線路冰災故障的關系。分析了山火跳閘風險的時間分布規律,闡述了持續干旱對輸電線路山火故障的推動作用。結果表明,雷擊、山火、冰災及外力破壞是影響輸電線路安全穩定運行的主要因素,凍雨持續日數是影響冰災故障次數的關鍵因素;該省3—8月為輸電線路受雷電活動影響較嚴重的月份,13:00—19:00是1 d中雷擊跳閘次數最多的時間段。最后,針對自然災害輸電線路故障統計規律提出了從災害預測、監測、評估、處置等方面加強電網防災減災新理論、新技術、新裝備的研發應用的建議;針對非自然災害輸電線路故障統計規律提出了強化監管手段、提高風險預控能力的管理措施。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.027

有源電子式電流互感器在線監測技術研究

張秋雁,李紅斌,程含渺,肖 監,歐家祥,徐宏偉

摘 要:為及時發現有源電子式電流互感器的供能激光器是否已失效或將失效,研究了1種非接觸式在線監測技術。提出通過非接觸測量供能激光器所在合并單元的電源電流,結合當前一次電流值作為判據,采用Bayesian方法判別供能激光器的工作狀態。據此實現的在線監測系統在貴陽三江110 kV變電站進行了長期運行測試,獲取了供能激光器的運行數據并進行了分析。監測數據顯示:所監測的3臺電子式互感器中,第1臺互感器的供能激光器性能正在發生惡化,工作電流上升至初始電流的1.2倍,判斷處于即將失效狀態;第2臺互感器的供能激光器的性能尚處正常狀態;第3臺互感器的供能激光器在監測開始后的第87天左右發生拒啟動故障,與實際情況相符合。結果表明,該監測系統在現場復雜環境下能準確識別激光器的工作狀態,及時發現已失效的激光器,評估尚未失效的激光器的壽命。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.028

支柱瓷絕緣子污層泄漏電流及干帶產生的邊界條件研究

袁 田,向鐵元,張 銳,周 軍,劉 翔

摘 要:為了研究瓷支柱絕緣子污層干帶產生的邊界條件,建立了污層泄漏電流觀測平臺。通過對24~110 kV瓷支柱絕緣子污穢試驗(固體層法)泄漏電流的頻譜和霧室的溫度、濕度參數測量和分析基礎上,深入討論了污穢試驗中污層干帶產生的邊界條件。試驗發現,通過4 000 Hz采樣頻率和頻段的計算方法可減少頻譜的偏頻和泄漏問題;當初始濕度條件相近時(相對濕度55%~62%),干帶產生前一刻的諧波畸變率在0.1733~0.3345,相同灰密下(1.0 mg/cm2),鹽密同基波分量成正比;相同鹽密下(0.1 mg/cm2),灰密與霧室內絕對濕度(等同于污層水分交換速率)成正比,并給出了趨勢曲線和擬合式。通過對污層頻譜測量發現,污層中水分含量與泄漏電流相互制約,在干帶產生邊界前處于平衡中相互促進狀態,諧波畸變率(THD)可靈敏地反映污層的水量。當干帶產生和污層水量減少時,諧波畸變率(THD)迅速增高,泄漏電流頻譜成波包形連續遞減波形。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.029

酸性濕沉降區域500 kV輸電線路金具缺陷機理分析及防范措施

張秀麗,柯 睿,楊躍光,劉春翔,楊紅軍

摘 要:我國酸性濕沉降多發區域是重要輸電密集通道或用電高負荷密度地區,如何解決酸性濕沉降引起的金具缺陷問題是輸電線路運行與檢修的重要課題。為此以途經廣西省河池地區500 kV貴廣交流同塔雙回線路中的金具缺陷為研究對象,在探討河池地區區域酸性濕沉降特征的基礎上,測試分析了途經該地區輸電線路的金具缺陷以及誘因。結果表明:河池地區屬于典型SO42?酸性濕沉降區域,有色金屬冶煉工業污染物排放是河池地區SO2的主要來源,是輸電線路金具缺陷的重要誘因;缺陷金具表面鍍鋅層已經遭受破壞,形成了疏松的鐵氧化物,金具應力載荷基本上小于200 kN;缺陷復合絕緣子的應力破壞區域均在端部密封位置,運行8 a以上的絕緣子破壞應力載荷低于180 kN。從金屬防腐、線路管理、線路維護等角度提出了光纖復合絕緣子、紅外紫外聯用檢測等防范措施,部分措施處理效果良好。這些研究成果為酸性濕沉降多發區輸電線路運行提供了技術參考。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.030

隔離開關開合下電子式互感器傳導干擾分析及抗干擾方法

李振華,胡蔚中,閆蘇紅,李振興,徐艷春

摘 要:針對電子式互感器運行中遇到的電磁干擾和電磁兼容問題,進行了建模仿真和試驗研究。通過建立空心線圈電子式電流互感器在隔離開關開合下的模型,分析互感器受到的傳導干擾,然后提出了互感器的抗干擾措施并進行了仿真驗證。在此基礎上,通過設計相應的互感器樣機,對互感器的電磁兼容問題進行試驗研究,驗證了抗干擾措施的有效性。結果表明,采用RC濾波和TVS管相結合的方式,對互感器輸出影響小于0.01%。進行15次隔離開關開合試驗后,加入防護措施的互感器依然能滿足0.2S級的準確度要求,漂移量小于0.03%,

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.031

基于短時Fourier變換的變壓器繞組變形脈沖頻率響應曲線獲取方法

趙仲勇,姚陳果,李成祥,龍 羿,陳曉晗,廖瑞金

摘 要:為了在利用脈沖注入法在線檢測電力變壓器繞組變形故障時能正確處理暫態信號,獲取繞組的脈沖頻率響應曲線,避免繞組變形狀態的誤判,提出了基于短時Fourier變換的脈沖頻率響應曲線獲取新方法,對該方法的基本原理進行了理論推導。然后,從理論推導入手,構建了單繞組仿真模型,結合PSPICE和MATLAB進行了聯合仿真分析。仿真結果表明該仿真模型下經過短時Fourier變換的頻率響應曲線諧振頻率位于2 MHz,接近傳統正弦頻率響應曲線的諧振頻率,初步證實了該方法的正確性。最后開展了110 kV變壓器試驗測試,分別用快速Fourier變換(FFT)和短時Fourier變換(STFT)處理了測試數據,采用相關系數指標進行了分段評判。試驗結果表明經過短時Fourier算法處理后,繞組間頻率響應曲線相關系數均>3,頻率響應曲線清晰度較高,比快速Fourier變換處理效果更好。仿真分析與試驗測試的數據處理結果均表明了該方法的可行性和優越性。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.032

熱帶地區輸電線路鳥糞閃絡特性模擬試驗研究

彭 可,劉春翔,朱弘釗,許宇航,劉俊翔,陳 程

摘 要:隨著我國生態迅速恢復,電力系統發展與鳥類生態完善的沖突日益上升。為了研究熱帶地區輸電線路的鳥糞閃絡,在了解熱帶地區主要對線路造成危害的鳥類種群的基礎上,模擬熱帶地區的典型環境條件,采用模擬鳥糞進行了110 kV輸電線路鳥糞閃絡的試驗研究。試驗結果表明:鳥糞電導率隨著含水率升高呈飽和增加趨勢;含水率比較低的時候,鳥糞閃絡的概率遠高于積污閃絡的概率,含水率較高的時候,鳥糞閃絡概率與積污閃絡基本相同;鳥糞引起的擊穿概率與鳥糞的流量成飽和正相關關系,擊穿概率與鳥糞通道和絕緣子的距離成負相關關系;110 kV輸電線路I型絕緣子串15 cm的空間范圍內是大型鳥類排便閃絡擊穿的高危險區域,可以通過增加均壓環或增加絕緣子大傘的間隙來降低鳥糞閃絡概率。所獲結果可供熱帶地區110 kV線路的設計和鳥害防治工作參考。