复合绝缘材料热氧老化中局部放电特性的实验研究

对SMC、BMC、GPO-3、环氧树脂复合材料在热氧老化前后的局部放电特性进行研究,对比分析未老化和经过热氧老化的4种复合绝缘材料在不同工频电压下的介电特性和局部放电特性。结果表明:随着外施电压的升高,当达到或超过材料的局部放电起始电压后,4种复合绝缘材料呈现不同的局部放电特性和PRPD谱图演变规律;经过老化后4种材料的起始局部放电电压均有所提高,局部放电量随外施电压升高而呈现不同的变化规律,放电相位和放电密度变化较小。对于材料的绝缘性能评估应综合考虑不同材料在不同运行条件下局部放电的共性和差异。     

局部放电与绝缘老化(二)

二、局部放电形成的老化1.绝缘材料的老化绝缘材料产生局部放电后,不是立即被老化,而是由放电过程中产生的活性氧、臭氧、氧化氮、酸等,使绝缘材料逐步发生物理、化学变化,最终导致老化。老化过程及老化所需时间也因材料、施加电压等不同而不同。     

直流预压对油纸复合绝缘局部放电特性的影响

为了研究直流预压对油纸绝缘交流局部放电特性的影响,对预压不同时间、不同幅值直流电压以及去极化后重复加压情况下的油纸绝缘交流局部放电特性,不同预压时间和去极化后的油纸绝缘材料的空间电荷特性进了研究。研究结果表明,随着预压直流电压幅值的增大和预压时间的延长,放电起始电压和熄灭电压减小;随着重复加压次数的增多,放电起始电压先上升后下降,但均低于未预压下局部放电起始电压。分析表明预压直流30min后油纸绝缘空间电荷分布达到平衡状态,预压时间越长,去极化后油纸绝缘材料残余空间电荷数量越多;同时长时高幅值预压会使得与高压电极接触的绝缘纸板表面电荷分布均匀,从而改善油纸绝缘内部的电场分布,进而影响油纸绝缘的局部放电特性。     

12kV固体绝缘开关柜中绝缘气隙缺陷的放电特征

为获取12k V固体绝缘开关柜内部绝缘材料中气隙放电特征,搭建12k V固体绝缘开关柜内部绝缘材料气隙缺陷放电试验平台,测量气隙放电在不同电压幅值、不同气隙直径以及不同谐波频率下的局部放电信号。提取并分析气隙缺陷在不同电压幅值下局部放电三维特征图谱,比较不同频率下气隙缺陷放电在正、负半周期内的局部放电差异。研究结果表明,固体绝缘开关柜内部绝缘材料在有气隙缺陷情况下,不同的电压幅值会影响放电量大小与放电次数;谐波频率越高,每周期的放电次数越多,但正、负半周的单次最大放电总量维持在一定的水平,不会出现较大的波动;绝缘介质的气隙直径越大,放电次数越少,每次放电的放电量越大,危害越严重。据此获得的不同试验条件下的n-φ-q三维图,可用于固体绝缘开关柜气隙缺陷放电的模式识别,也有助于对固体绝缘开关柜内部绝缘材料缺陷放电提供理论指导。     

35kV环氧树脂浇注干式变压器局放的控制

变压器局部放电的发生,归根结底是制造厂的产品存在缺陷引起的。因此,有必要在产品制造的全过程,严格控制,尽量减少缺陷。变压器内部绝缘在运行中长期处于工作电压的作用下在绝缘薄弱处很容易产生局部放电。局部放电现象的存在对变压器内部的绝缘材料将产生极大的破坏作用,使局部放电附近的绝缘材料受到放电质点的直接轰击而造成绝缘的损坏,使局部绝缘材料受到腐蚀最终击穿。     

高压电力设备的局部放电及其在线检测

高压电力设备的事故,许多都是是与绝缘中的局部放电密切相关。绝缘材料在运行中所遇到的过电压一般只有工作电压的几倍,而导致绝缘强度显著下降,绝缘逐渐老化的一个重要原因就是局部放电。对局部放电的检测,既可用电气方法也可用非电气方法。进行局部放电试验的基本线路有并联法,串联法,电桥法三种。     

环氧树脂浇注35 kV干式变压器局部放电量的查找及排除

变压器局部放电不但能产生高速离子对绝缘材料的表面直接破坏;同时还产生臭氧和氮的氧化物,前者使绝缘材料裂解,后者与潮气结合生成硝酸对绝缘材料进行腐蚀。而干式变压器的绝缘又具有不可恢复性,因此其局部放电量更加受到生产厂家和用户的重视,绝大多数厂家都把局部放电试验作为出厂试验。但引起局部放电的原因较多,而许多生产厂家限于现有测试设备的原因,有时很难判断出现局部放电的具体位置,给排除局部放电带来一定的难度。本文列举许继变压器有限公司的局部放电试验实例,并分析其试验过程,供读者参考。1局部放电试验实测该变压器为SCB…     

变频电机的匝间绝缘电老化机理

结合近年来国内外的文献资料,对变频电机匝间绝缘过早破坏机理进行了系统的阐述。变频电机的匝间电压特性与普通电机有着显著的不同,由此引起的局部放电是导致匝间绝缘快速老化的根本原因,而由局部放电产生的电子轰击、臭氧氧化等作用直接造成了匝绝缘的过早破坏。提高变频电机使用寿命的方法之一就是提高绝缘材料高温条件下的耐局部放电能力,即提高绝缘材料在较高温度下的耐臭氧侵蚀能力和耐空间电荷的破坏能力。     

绝缘材料内部气隙中局部放电特性的影响因素

人工合成绝缘材料在制造和使用过程中内部会不可避免地产生气隙,而发生在这些气隙处的局部放电会使电力设备中的绝缘部件劣化甚至完全击穿,进而使电力设备失效。基于此,介绍了局部放电基本特性,分析局部放电特性的影响因素,并阐述放电随机特性的相关理论。研究认为,外施激励特性、电极特性、气隙特性、气体周围的绝缘材料特性是影响局部放电特性的4个主要因素,而基于放电时延的随机性与基于放电面积的随机性构成了局部放电特性的随机性物理机制,其他外界因素都是通过改变放电时延或放电面积来影响局部放电特性。     

超导电缆绝缘及其材料性能

在26篇文献的基础上综述了超导电缆本体及终端结构和绝缘特点。分析了不同绝缘结构的特点及主要绝缘材料常温和低温条件下的电气及机械性能。固体绝缘在低温下具有更优异的电气性能,但机械性能下降。EPR绝缘在液氮低温下的机械性能优于同条件下PE及XLPE的性能。液氮浸渍复合绝缘结构较易产生局部放电,纤维基绝缘材料的耐局部放电性能比薄膜材料差。提高液氮浸渍复合绝缘中液氮的压力可提高绝缘层局部放电的起始放电电压。     

高压方波脉冲对聚酰亚胺薄膜表面形貌的影响

为了研究高频脉冲电压下绝缘材料的老化、失效机理,给变频电机绝缘结构设计提供理论基础,在高频脉冲方波条件下,对纳米和非纳米聚酰亚胺薄膜进行了不同频率和不同时间的老化及局部放电测试:通过扫描电镜研究对比了老化对2种薄膜表面及横截面形貌的破坏情况;分析比较了频率对2种薄膜局部放电参量(起始放电电压,平均放电量和放电次数)的影响。结果表明:老化后2种薄膜的表面形貌都发生了明显改变,但由于添加纳米粒子使2种薄膜破坏情况完全不同;气隙表面电导率对局部放电有很大影响,无机纳米填充使非纳米聚酰亚胺薄膜产生大量界面,改善了材料的电导率,更加容易产生局部放电初始电子。     

高频脉冲下牵引电机绝缘的局部放电特性

变频牵引电机定子绝缘承受来自变流器的连续高压方波脉冲,可能导致绝缘过早失效,其老化机理与工频交流电压作用下差异很大。局部放电是导致变频调速牵引电机绝缘失效的主要原因之一。研究高频方波脉冲下的局部放电特性为牵引电机绝缘材料的改进和优化提供理论基础,试验分析了普通和聚酰亚胺纳米复合薄膜制成的电磁线寿命,结果发现纳米试样的寿命得到很大提高。针对普通和聚酰亚胺纳米复合薄膜研究了不同脉冲频率、上升时间和温度对放电起始电压、平均放电量和放电次数的影响。结果表明,频率的增加、上升时间的缩短和温度的增加加剧了局部放电活动,普通薄膜试样的局部放电活动更强,其原因是纳米粒子的添加导致纳米复合薄膜存在大量界面区和电导率增加,电荷的迁移速率增大,空间电荷累积效应减弱。     

连续方波脉冲下局部放电信号测量与绝缘老化分析

研制了连续脉冲电压下局部放电信号的测量系统,并对连续脉冲电压下绝缘老化特征参量进行研究。通过不同铁心材料传感器的频率响应特性和实际测量PD信号对比,认为NiZn铁心更适合用于脉冲电压下的PD传感器。在此基础上,定义了方波脉冲电压下局部放电信号的相对时间,得到放电谱图。最后,对样本老化时间和统计参量的关系进行了分析,认为偏斜度的变化和老化时间存在一定联系,而匝间绝缘和对地绝缘的不对称度随老化时间的增加表现出不同的特征。     

基于图像特征和深度森林的乙丙橡胶电缆绝缘

为了更准确地对乙丙橡胶电缆绝缘老化状态进行识别,提出了一种基于局部放电图像特征和深度森林的识别方法。文中制备了不同老化状态的乙丙橡胶试样,搭建了局部放电试验平台,通过试验获得了不同老化状态的乙丙橡胶试样局部放电谱图,并从局部放电谱图中提取了19个特征参量,结合深度森林网络对不同老化程度的试样进行识别。结果表明：通过结合局部放电谱图特征和深度森林网络能够准确的识别电缆老化状态,且识别率优于其他传统分类算法。将局部放电图像特征与深度森林结合应用于电缆的绝缘老化诊断具有较好地工程应用前景。     

基于局部放电统计参量的脉冲电压下绝缘老化分析

主要针对匝间和对地绝缘电磁线在脉冲电压下老化后的局部放电特征进行了研究.通过不同老化时间的局部放电相位相关分析,在高频脉冲电压下老化后放电次数相位分布出现明显的"放电丛"现象,并通过工频老化后的局部放电结果对此加以证实.通过两种不同电磁线老化特征对比,匝间绝缘和对地绝缘呈现不同的放电特征,匝间主要以内部气隙放电为主,而对地绝缘电磁线则以槽放电为主.此外,测量和分析了局部放电统计参量(如偏斜度、峭度、不对称度等)随老化时间的变化,结果表明平均放电量的偏斜度和老化时间有着一定联系.为更深入地研究脉冲电压下绝缘老化机理打下了坚实的基础.     

温度对电缆附件界面缺陷处局放引发影响机制研究

温度对局部放电(partial discharge,PD)的发展过程有着重要的影响,但温度对PD的引发机制目前尚不明确。针对温度变化对电缆附件界面缺陷处PD引发机制进行研究。首先,对电缆附件界面单元与缺陷位置进行设计与仿真,并对界面单元不同温度下气隙缺陷PD特征进行测量。然后,搭建含有半导电层突起缺陷的电缆电热老化平台,通过电流通断模拟冷热负荷对电缆运行温度的影响。对界面单元和缺陷附件的局部放电起始电压（partial discharge inception voltage,PDIV）和PD相位谱图（phase resolved partial discharge,PRPD）进行对比分析,结果表明：随着测试温度的升高,界面单元的PDIV从8.3 kV降至6.9 kV,局部放电量有大幅提升,PRPD图显示出明显的内部放电特征。真实电缆附件缺陷处PD则会在温度快速上升时出现短暂的活跃,此时局部放电量与局部放电数都会出现明显增加,温度稳定后PD逐渐被抑制。上述现象主要与温度变化导致的界面处空间电荷分布和界面材料热胀冷缩所带来的“呼吸效应”有关,研究结果表明：真实电缆附件在大温度梯度下进行局放测试可提高局放检出率,为解决传统测试对局放检出可靠性不足提供了理论依据。     

多应力条件下电缆附件局部放电的演变过程

电缆附件界面是多层复合介质绝缘结构,在温度、气压、电场等物理条件下都易产生局部放电(partial discharge, PD)。为了研究多种应力条件下局部放电的演变过程,在10 kV电缆终端中设计典型刀痕缺陷,并在实验室搭建“冷热负荷-工频电压-冲击电压”多应力条件下的协同老化平台,利用该平台对电缆进行老化试验,利用工频局放测试平台检测不同老化时间下电缆终端的局部放电。利用波动法对不同老化阶段下的电缆附件局放信号进行消噪,并采用阈值窗提取消噪后的局放信号中的PD脉冲,构建电缆附件局放相位分布(phase resolved partial discharge, PRPD)谱图。实验结果表明：多应力条件下,在不同老化程度下,刀痕缺陷电缆附件的局放经历三个“起伏”击穿,放电幅值存在多段式“增-减”的变化趋势。     

Degradation of solid dielectrics due to internal partial discharge: some thoughts on progress made and where to go now

The amount of literature on partial discharge (PD) and partial discharge induced degradation is vast. In the past 10-20 years significant progress has been made on research within partial discharge induced aging of dielectrics. Researchers now agree on the main mechanisms pertaining to this topic. With the advent of a new generation of dielectrics of which many properties now can be affected by the introduction of small amounts of nano-sized particles it seems to be a good moment to review the progress on the understanding of PD induced aging. Focusing on internal partial discharge in solid polymeric insulation this paper tries to identify achievements and at the same time challenges still to be solved.     

On multistress aging of epoxy resins: PD and temperature

The results of partial discharge (PD) aging at different temperatures performed by means of PD electrical detection on specimens with a flat cavity are reported. First, polymethylmethacrylate (PMMA) resin was used to set up a suitable test methodology under multistress conditions, e.g. in a divergent electrical field and at a temperature higher than the ambient. Next, an epoxy resin of electrical and industrial interest was tested. To analyze the aging phenomena during the life tests and to identify the PD statistical features, physical and statistical off-line analysis of the acquired data were carried out. Temperature strongly changes PD activity in pulse number and amplitude, affecting the material lifetime as well. At the examined test conditions, the skewness parameter applied to the PD phase distribution was found to be useful in the dielectric aging progression analysis, as was found earlier by other authors. The reported results are considered useful for the PD performance study of electrical systems under working conditions