10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间绝缘试验方法分析及应用

针对10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间短路故障频发的问题,分析了直流电阻测量法、阻抗测量法和高频脉冲振荡电压检测法的原理.人工短路试验数据表明直流电阻测量法和阻抗测量法对一匝匝间短路等轻微的故障检测灵敏度不高.而高频脉冲振荡电压检测法的相关计算表明,匝间短路会引起线圈电阻值和电抗值发生较大变化.电抗器电压波形振荡频率增大,衰减速度加快,衰减周期减小.利用高频脉冲振荡法对空心电抗器的匝间绝缘进行试验,通过比较分析电压振荡波形,能有效检测匝间短路.最后通过大量的现场试验,成功发现了多起10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间短路故障,验证了高频脉冲振荡电压法检测干式空心电抗器匝间短路故障的有效性.     

基于频域特征的空心电抗器匝间绝缘绝缘故障判别方法

正研究数据表明,大多数干式空心电抗器停运是由匝间绝缘故障引起的~([1])。常用的检验匝间绝缘是否存在故障的脉冲电压法所得到的均为电压时域响应波形。仅从响应电压的时域波形上无法准确判断匝间绝缘故障,需要对波形进一步处理。提出基于频域特征比较的空心电抗器匝间绝缘故障判别方法,将时域波形比较转换为基于频域特征的分析,利用频域电压幅值特性曲线的特征来判别空心电抗器的匝间绝缘故障。该方法可以更加准确、方便地判断出匝间绝缘故障,保证空心电抗器可靠运行。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测原理及试验分析

笔者利用有限元法分析计算了干式空心电抗器线圈的自感、互感及涡流损耗等电磁参数,分析了存在匝间绝缘短路的电抗器在不同频率电源作用下整体电感的变化规律。在分析的基础上,提出的脉冲振荡电压法是适用于干式空心电抗器匝间绝缘故障检测的一种有效试验方法,并设计和研制出一套电抗器匝间绝缘检测设备。通过对绝缘完好和存在匝间短路状况下的两组电抗器试验电压与电流的波形的比较,验证了电抗器匝间绝缘状况检测方法的有效性。     

匝间绝缘故障对干式空心电抗器电感参数影响的仿真研究

干式空心电抗器存在匝间故障时,主要对其电感参数造成影响,准确计算空心电抗器不同位置处故障电感参数变化量,对分析空心电抗器故障位置具有很重要意义。文中分别采用解析法和有限元法计算一个完整电抗器线圈电感参数,确定计算结果的准确性,然后采用有限元法模拟线圈匝间短路,针对不同短路位置,计算线圈电感变化量。结果表明:同一故障位置,越靠近外侧对电抗器整体电感参数影响越大;同一层不同故障位置,越靠近中部对电抗器整体电感参数影响越大。通过电路仿真,不同位置处故障,所测波形的衰减频率的不同,验证了电抗器匝间绝缘检测的有效性。     

基于脉冲电压法的干式空心电抗器匝间绝缘试验分析

利用脉冲电压法检测干式空心电抗器的匝间绝缘情况,通过计算出的干式空心电抗器的电阻、电感参数,建立了试验电路。利用PSpice软件分别仿真了故障点出现在端部和中部时的情况并搭建了试验电路。仿真及试验结果表明,用脉冲电压法并利用比较电抗器线圈两端的电压或流过线圈的电流波形变化来检验干式空心电抗器的匝间绝缘是可行的。     

故障位置和频率对干式空心并联电抗器参数的影响

为了探究干式空心并联电抗器匝间短路后的参数变化,建立了匝间短路故障下的等值电路模型,计算了不同频率、故障层、故障高度下等值电阻和等值电感的变化量。结果表明,随频率的升高电抗器匝间短路引起的等值电感和电阻变化量增加,尤其在外部中间层位置短路时变化量最为明显。因此在电抗器的日常监测中,应重点加强在高频电压下电抗器外层包封的电气参数测量。     

基于电抗器开断过电压特征分析的匝间绝缘短路故障在线辨识

干式空心电抗器内部包封固化不易拆卸,当出现匝间绝缘短路故障时难以发现,停电检修维修成本较大周期较长,为了能利用运行中的信号在线检测出匝间绝缘故障,提出一种基于电抗器开断过电压特征分析的匝间绝缘故障辨识方法：在电抗器匝间绝缘短路故障分布式参数模型基础上,建立了带有匝间绝缘短路故障的电抗器开断过电压模型,分析匝间绝缘短路故障对电抗器开断过电压波形的影响作用,并利用变分模态分解算法对过电压波形进行频谱分析,最后搭建计及匝间绝缘故障开断过电压仿真模型,对存在不同程度的绝缘短路的电抗器进行开断模拟,获取电抗器开断电压波形及其振荡频率等数据,对波形数据进行分析和特征提取,量化开断过电压最大幅值及振荡频率与绝缘之间的差值,可以有效辨识出匝间短路故障。     

35kV干式空心电抗器匝间绝缘振荡波试验

匝间绝缘缺陷是造成干式空心电抗器烧毁事故频发的重要诱因,而振荡波试验是干式空气电抗器匝间绝缘考核和缺陷检测的重要手段。为此分析了振荡波试验电源的主要技术路线及其优劣,采用电触发型气体间隙作为振荡波试验电源主开关,并针对电路拓扑和关键器件进行了优化,最终研制输出电压200 kV、重复频率50Hz、振荡频率10~100 kHz的衰减振荡电压脉冲发生器,可针对0.3~30 mH的35 kV干式空心电抗器进行匝间绝缘的振荡波考核试验。针对10 mH电感负载进行匝间绝缘考核的验证试验,电抗器无缺陷条件下,装置输出振荡波幅值为160 kV,振荡频率26.3 kHz,脉冲振荡周期数超过12个;存在匝间短路缺陷时,振荡波幅值158 kV,振荡频率增大至31.1 kHz,波形衰减加快,振荡周期数减小至9个。试验结果表明,研制的振荡波试验装置可用于检测35 kV干式空心电抗器匝间绝缘缺陷。     

基于功率因数法的干式空心电抗器匝间短路故障检测研究

干式空心电抗器广泛应用于电力系统中,其发生匝间短路是最常见的故障,为减少因短路故障造成的损失,增加电抗器匝间短路故障在线检测的准确性,本文提出了基于功率因数法的匝间短路故障在线检测方法。本文基于电磁场理论对电抗器正常工作及匝间短路时电抗器功率因数变化进行理论分析,采用ANSYS Maxwell建立有限元模型仿真计算功率因数变化情况,并以1台13包封共41层线圈的电抗器样机为基础在不同电压等级下进行试验验证,最终结合仿真与试验结果,验证检测方法的可行性。     

干式空心电抗器匝间过电压试验技术研究

干式空心电抗器匝间过电压试验已经被诸多标准所认可。为了保证标准实施,需要有满足标准要求的试验设备。笔者对这种干式空心电抗器匝间过电压试验设备进行了研制与试验研究,发现由于球隙在重复放电条件下自然放电电压下降,按照标准推荐的电路不能在电抗器上得到幅值稳定的脉冲振荡电压波形。采用可控放电球隙对电路进行改进解决了这一问题。对在不同位置模拟短路故障的电抗器匝间过电压试验结果证明研制的设备可以通过振荡电压波形对比来辨别匝间短路故障。研究结果表明:匝间过电压试验电路采用可控放电球隙是必要的,建议标准推荐。     

用脉冲电压谐振法检测空心电抗器匝间绝缘缺陷

在对干式空心电抗器参数计算的基础上, 提出了用脉冲电压谐振法进行电抗器匝间绝缘缺陷的检测。结合实际应用, 设计出干式空心电抗器匝间绝缘缺陷检测电路, 并用其对模型电抗器进行了检测。实测结果表明, 脉冲电压谐振法对电抗器匝间绝缘缺陷检测是很有效的。     

基于变频谐振技术的干式铁心电抗器匝绝缘缺陷检测方法

为解决脉冲振荡匝绝缘耐压试验设备无法应用于铁心电抗器匝绝缘缺陷检测和雷电冲击试验考核匝绝缘不全面问题,本文提出基于变频谐振技术的铁心电抗器匝绝缘缺陷检测方法。文中对现行相关标准进行了详细分析,证明了采用高频耐压的必要性,给出了变频谐振匝绝缘缺陷检测电路原理,并给出试验容量确定方法。文中通过一台具体铁心电抗器参数的仿真分析,给出匝绝缘短路前后的时域检测结果和测试回路幅频特性变化,进一步验证了采用电压失谐作为铁心电抗器匝绝缘缺陷检测的正确性。     

基于功角特性的干式空心电抗器匝间绝缘在线监测技术

干式空心电抗器在长期运行中由于绝缘老化而故障频发,其中匝间短路故障率最高。建立电抗器匝间短路故障等效电路模型,分析了匝间绝缘短路故障引起的电抗器功角变化特性,基于此提出一种基于功角特性的干式空心电抗器匝间绝缘在线监测技术。采用改进中值滤波算法对原始数据进行去噪处理,通过修正理想采样频率法消除了非整周期采样带来的采样误差,利用谐波分析法获取电抗器的功率因数角。试验结果表明,所提技术可以实现对电抗器的少匝匝间绝缘短路故障的有效监测。     

谐振接地配电网电弧接地故障暂态分析方法与辨识

谐振接地中压配电网常发生电弧接地故障,传统的故障暂态分析方法多将电弧电阻简化为线性过渡电阻后代入故障暂态等值电路求解,电弧非线性特征难以体现。针对该问题,适当简化电弧黑盒模型,提出一种适用于谐振接地配电网电弧接地故障的暂态分析方法,定量计算不同过渡电阻下电弧接地故障暂态电流的解析表达式,并根据电弧电压的奇频次谐波衰减特性,给出一种综合电弧电流与线路电压信息的稳定电弧接地故障辨识原理。通过仿真计算与现场实验数据验证了所提分析方法的有效性,为后续谐振接地配电网电弧接地故障保护的研究提供了理论依据。     

干式空心电抗器匝间绝缘故障对总体特性的影响及检测方法

论述了干式空心电抗器匝间短路对工频参数和高频参数的影响,分析了匝间短路时的电抗器频响特性,介绍了对匝间绝缘故障进行检测的方法。     

大气压空气中同轴介质阻挡放电微放电特性

为了更好的利用和研究介质阻挡放电技术,探讨了研究较少的同轴介质阻挡等离子体反应器的放电特性。因该类反应器2个介质阻挡层结构不一致,导致微放电行为在高频高压电源的正弦波电压的正、负半周内特点不同。研究从其放电的等效电路模型,流注放电击穿机理,以及在大气压空气中的放电实验等方面进行。结果表明,大气压下放电间隙8mm反应器时,放电电流波形在外加电源电压的正负半周期内不对称;分别呈现出明显的“似辉光放电”和“丝状放电”特点,单个微放电电流脉冲宽度约50ns,与外加电源电压极性和频率无关。     

基于自关断器件的新型桥式短路限流器拓扑与控制策略

提出一种基于自关断开关器件的新型桥式短路故障限流器。该种单相(三相)限流器由1个整流桥、1个直流电感和1个(3个)旁路电感组成。直流电感用来限制故障初期的短路电流上升速度,其电感根据控制电路的响应速度和系统电压、电流额定值,以体积、成本最小为目标进行设计。旁路电感用来将短路电流限制到继电保护要求的数值上,其电感量根据系统电压和继电保护要求的短路电流设计。短路限流期间的电源电流仍为正弦量,因而不会对阻抗继电器、传统的电压电流互感器和总的继电保护方案产生不良影响。新型限流器的主电路得到了简化,控制电路和控制方法非常简单,动态性能得以提高。文中详细论述了用于三相系统的限流器的主电路拓扑结构、控制策略、参数设计与优化方法等。仿真和实验结果证明了所提新型限流器的有效性和实用性。     

带并联电抗器的线路单相自适应重合闸故障判别原理

针对带并联电抗器的超高压输电线路,研究了故障后线路断开相并联电抗器与中性点小电抗上的电压特性,发现在永久性故障时,无论是金属性接地还是经过渡电阻接地,断开相并联电抗器上电压与中性点小电抗上电压的比值总是大于瞬时性故障时两者的电压比值。基于上述结论,提出了超高压带并联电抗器输电线路单相自适应重合闸故障的电压判别方法。理论分析和EMTP仿真表明,该判别方法简单、有效,能可靠实现超高压输电线路上的单相自适应重合闸。     

基于邻波电流差与随机性的交流串联电弧故障识别

低压电力线路的交流串联电弧故障易引发电气火灾,造成人身财产损失。根据故障的电流突变量幅值与电流变化量的电弧随机性特征,提出了基于电流邻波绝对差与随机性的电弧识别方法。该方法基于故障前后的电流突变量变化规律,以突变幅度作为故障启动判据。然后根据故障周期间电流变化量在不同负载种类、气隙间距下的电弧随机特征时域分布,构建了电弧故障存在性判据。最后通过一维卷积神经网络综合识别电弧故障。当故障支路负载功率占比20%时,所提方法使用未训练干路数据的平均检测准确率为90.97%,可有效检测串联电弧故障,具有较好的适应性。     

电容式电压互感器的误差原因及解决方法

在高压电力系统中,为了提高电压互感器的测量准确度,必须减小误差。对于电容式电压互感器,通常采用补偿电感、降低补偿电感的阻抗,降低流过补偿电感的负载电流等方法来减小测量误差,但是互感器因存在铁芯线圈,在发生过电压或短路时,由于铁芯饱和使波形畸变,使测量精度大大降低,因此要重视电压互感器误差的影响。