基于紫外光脉冲检测技术的绝缘子电晕特性研究1

首先介绍了利用光电倍增管检测绝缘子电晕产生的紫外光来研究绝缘子电晕特征的研究方法。检测实验表明，电晕紫外光脉冲与电流脉冲有着很好的对应关系，可以采用紫外光作为电晕放电检测特征量。利用该方法检测绝缘子电晕时发现，对于干燥的绝缘子，绝缘子电晕光脉冲中仅含有正电晕脉冲，而当绝缘子表面存在水珠时，光脉冲中明显检测到了负电晕脉冲的存在。该文同时开发了一个自动判断负电晕的时间间隔程序，它能反映负电晕脉冲在电晕中的分布情况。大量的试验证明，如果水珠电晕存在时，绝缘子将会产生大量的负电晕，这也说明水珠将会加剧负电晕，引发负脉冲幅值更快的增长。     

高海拔地区电晕放电对染污复合绝缘子表面憎水性的影响

复合绝缘子在实际运行中面临各种严酷环境,在高海拔地区空气稀薄,一旦发生电晕放电,带电粒子将对复合绝缘子表面状态产生严重的不良影响,破坏其表面状态,使其表面憎水性下降,丧失优异的防污闪性能。利用不同压强的气体环境模拟不同的海拔进行了不同海拔下交、直流电晕放电对不同染污程度复合绝缘子的影响实验,获取了气压、电压、放电形式等因素对复合绝缘子表面憎水性及憎水性恢复特性的影响规律;并讨论了交流电压作用下,表面污秽对复合绝缘子憎水性及憎水性恢复特性的影响。结果表明:交、直流电晕放电产生的高能粒子造成复合绝缘子表面憎水性不同程度降低,随气压降低或外施电压升高,电晕放电对复合绝缘子表面状态造成的影响程度加深;交流电晕对复合绝缘子表面憎水性的破坏程度远大于正、负极性直流电晕;干燥条件下,表面轻度污秽在一定程度上减弱电晕放电对复合绝缘子表面憎水性的破坏效果。     

GIS绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及特征

为研究气体绝缘全封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)设备中绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及其特征,搭建了一套220 kV GIS设备沿面放电缺陷发展实验平台,采用逐步升压法对绝缘子表面固定金属颗粒的沿面局部放电进行长期试验,观察到了放电起始、发展直至沿面闪络的现象。利用测量到的局部放电随时间变化的趋势图、散点图、二维柱状图、灰度图,描述了沿面局部放电发展的现象并获得了相应的图谱特征。试验结果表明:GIS设备绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展现象呈现出电晕放电、电晕放电和沿面流注放电共存、沿面流注放电3个主要阶段。     

表面电荷积聚对冲击电压下绝缘子沿面放电的影响

绝缘子的表面缺陷会导致表面电荷积聚，使绝缘子表面的电场发生畸变，影响冲击电压下绝缘子的沿面放电。研究了表面电荷对绝缘子沿面放电进程的影响，发现表面电荷积聚可以降低绝缘子沿面放电的起始电压。外施冲击电压的极性与绝缘子表面电荷极性是否相同会影响绝缘子的电晕起始时刻、由流注向先导的转变时间间隔和流注电晕电流。表面电荷对GIS支撑绝缘子的50％冲击闪络电压和伏秒特性也有一定的影响。     

雾霾环境下微细导电颗粒诱发复合绝缘子沿面放电特征

针对当前雾霾大气环境对输变电设备外绝缘运行可靠性的影响,在实验室条件下采用微米级铁粉模拟雾霾中微细导电颗粒,研究交流电压下铁粉颗粒直径、含量以及位置对复合绝缘子沿面放电特征的影响,运用高速摄像机观察分析沿面闪络过程中导电颗粒物动态变化及其诱发的沿面放电现象,获取电晕放电、电晕和沿面流注放电共存、沿面流注放电3个主要阶段的放电特征,建立了闪络电压、放电发光亮度与导电颗粒物粒径、含量与位置的变化规律。研究结果有助于掌握雾霾环境下绝缘子放电机理,对提高污染新形势下电力系统外绝缘可靠性具有重要意义。     

550kV GIS现场交流耐压试验下放电故障的定位与分析研究

笔者结合超声波在线监测、放电电压值和SF6分解产物测量等多种手段,定位和分析了某变电站550 kV GIS现场交流耐压试验下的4处放电故障,总结研究了这几次放电故障,讨论了盆式绝缘子沿面闪络的主要原因,探讨了沿面闪络与缺陷局部放电、表面电荷输运之间的关系,认为盆式绝缘子表面金属颗粒易于起始负电晕放电,积聚负表面电荷,进一步畸变表面电场,提供放电通道发展所需的电荷;同时当盆式绝缘子与电极接触不良时,认为此时沿面放电易于起始于三结合点处的介质阻挡电晕放电,该放电的发展与带电粒子的迁移扩散运动是形成沿面放电的前提条件。最后提出了GIS超声波故障定位与分析以及相关实验与理论研究的几点建议。     

采用光放大器的绝缘子微放电紫外光遥测系统

绝缘子出现电晕放电是其运行性能下降的一个重要征兆,电晕放电的发展将会加速绝缘子性能的恶化并最终可能导致绝缘子闪络等严重电力安全事故。为此介绍了一种利用微弱电晕产生的紫外光为特征量的远程在线检测绝缘子电晕放电程度的技术。该技术采用光放大器技术来检测绝缘子表面电晕产生的微弱紫外光,并能判别绝缘子运行状态。该系统中的光放大器首先将采集的微弱紫外光信号转化为与之对应的微弱电流信号,然后电流信号经过信号调理单元处理转化为可采集的电压信号,信号最后被采集卡采集进入计算机,PC机中的分析软件可以对采集信号结果进行分析与判断。系统软件基于虚拟仪器技术平台,既能减少硬件的成本又能很好的分析信号的特征。该系统在现场变电站进行了检测试验,绝缘子的放电检测结果验证了该检测技术的有效性。     

基于有限元的动车组高压隔离开关均压环优化设计

为控制动车组高压隔离开关用绝缘子及金具表面最大场强,运用有限元软件ANSYS分析了配置均压环前后动车组高压隔离开关电场分布情况。从控制场强最大值的角度给出了合理的均压环参数,并通过紫外成像仪观测高压隔离开关优化前后电晕放电的变化过程,得出以下结论:配置均压环后可有效改善绝缘子沿面电场分布,降低绝缘子及金具表面最大场强,有利于防止电晕放电,提高绝缘子运行的可靠性;改变均压环环径和安装高度可明显改善绝缘子及金具表面最大场强,管径主要影响均压环表面的最大场强;相同试验电压下,配置均压环后高压隔离开关电晕放电强度明显减弱。     

绝缘子表面电场强度和电压分布的实测研究

本文在试验室对两种330k V有机复合绝缘子的表面电场分布和钢化玻璃绝缘子串的电压分布进行了实际测量。通过搭建试验平台,采用人工污秽法模拟绝缘子表面的污秽层,得到了清洁干燥和均匀污层状态下的绝缘子表面电场电压分布情况,并与前期理论研究及仿真结果进行了比较,验证了清洁干燥和污潮湿秽状态下绝缘子周围电场的仿真计算结果的准确性。     

表面电荷积聚对绝缘子沿面闪络影响的研究

通过对典型绝缘子表面电荷分布特点的分析，研究了表面电荷与放电起始间的关系。研究表明在表面电荷作用下绝缘子沿面闪络起始电压会发生变化。对110kV三相共箱式GIS绝缘子的闪络实验表明，表面电荷可使绝缘子沿面闪络电压下降23．4％。对位移电流作用下的绝缘子沿面闪络先导发展模型进行改进，补充了表面电荷对该模型的影响。指出表面电荷产生的附加电场会影响流注电晕内部正负电荷的分离速度及放电的进一步发展。     

紫外电晕检测技术在输电线路检测中的应用实例

介绍了应用紫外检测技术在输电线路复合绝缘子、瓷绝缘子和导线的电晕放电的几个成功实例,展望了紫外电晕检测技术在输电线路故障检测中的应用前景.     

基于紫外成像的电晕放电检测技术改进研究

针对当前电晕放电检测存在检测精度低的问题,提出一种基于紫外成像的电晕放电检测方法。该方法将基于紫外成像的电晕放电检测效果的干扰因素划分为距离、增益、温度和湿度检测等;构建了紫外线成像电晕放电检测体系,采用物镜系统解决电晕放电目标成像问题,利用光传感器将电晕放电图像进行光电转换,结合紫外滤光片滤除日盲区之外的光波,采用控制分析体系将光的强度量进行统计并分析,同时控制整个检测体系。利用图像显示体系将电晕放电图像信息融合、显示。在紫外线成像电晕放电检测体系基础上,分别对检测干扰因素逐一处理,设计基于紫外成像的电晕放电检测流程图,完成电晕放电高质量检测。实验表明,文章所提方法不仅有效处理了电晕放电检测干扰因素,还提高了放电源检测的检测精度。     

Methods for remote monitoring and defectoscopy systems for electrical machine high-voltage insulation by using an optical radiation

Experimental results applied to an electron-optical system sensitive to the ultraviolet (UV) and visual spectra are presented. This system makes it possible to detect defects in electrical equipment at the stage of its being created and to estimate equipment reliability. The idea of the diagnostic technique is to record the electromagnetic radiation in the ultraviolet spectrum band if surface partial discharge and corona discharges appear.     

直流正极性下冰柱–冰板电极中电晕放电量的分析

为进一步了解覆冰绝缘子表面空气间隙的存在对输电线路的危害，在应用模/数转换器、紫外线成像仪、工控机和自行设计的电流传感器的基础上，研究了在不同施加电压、空气间隙长度、覆冰水电导率和冰类型的情况下电晕平均放电量的变化，并揭示了它们对电晕放电特性的影响。结果表明：直流正极性下的放电量分布满足正态分布，其值随着间隙长度的增加而减小；放电量与电极表面材料有着密切关系；覆冰水电导率对放电量的影响与冰的类型(干冰、湿冰)有很大关系。     

电晕放电中光谱特性的分析及实验程序设计

为了解电晕放电中光的光谱特性和通过光辐射光谱的测量分析电晕放电的规律,介绍了利用光栅单色仪、锁相放大器等设备检测交流电晕放电光谱特性的实现方法和软件设计并分析了光谱特性。所测光谱范围190.0～900.0nm,光谱峰值波长集中在200.0～400.0nm,主要有297.9、316.8、338.0、367.8、380.0nm等,属紫外光谱,分析得出特征波长上光谱峰值的大小可作为判断电晕放电强度的参考量,工程上可利用200.0～320.0nm波段内紫外光避开日光紫外线对电晕放电紫外线的干扰。     

Negative DC corona discharge effects on the ultraviolet photon count in rod to plane air gaps

In order to investigate the effects of negative DC corona discharge on ultraviolet (UV) photon count, a corona discharge measurement system based on rod to plane air gaps was established. The variations of positive ion, negative ion, and electron densities were calculated with a fluid model, and the generation process of photons during negative corona discharge was investigated. The differences of photon count and the variation of charged particles between negative and positive corona were also compared. The corona current, Trichel pulses, and corona‐generated photons were measured with increasing applied voltage. An approximate parabolic relationship found to exist between the photon count and the corona current, and also an ideal quadratic function was found to exist between the photon count and the frequency of Trichel pulses. These results provide a solid foundation in the application of UV imaging detection of negative DC corona discharge in power equipment. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

紫外成像检测变电设备电晕放电的实际应用

介绍紫外成像技术检测变电设备电晕放电的实际应用,利用紫外成像仪对变电站设备进行检测,发现了部分设备的电晕放电现象,对放电现象进行了分类,并初步分析放电原因.     

紫外可见双光路电晕放电检测系统的研制及实现

为了实现紫外光和可见光对电力设备的电晕放电情况进行复合图像检测,提出了采用双光路结构的光信号处理方法.设计并研制了基于可见反射式光路结构的紫外可见双光路电晕放电检测系统.该系统解决了紫外光成像与可见光成像能量差异大导致图像配准困难的问题.试验结果表明,该系统能实现电力设备电晕放电情况的准确探测及定位.     

气压对发电机定子线棒端部电晕放电特性的影响(英文)

According to the mechanism of corona discharge at the end of the generator stator bar,a model of stator bar end corona discharge is presented.In a closed corona cage at low atmospheric pressure,the corona discharge characteristics of the stator bar end model were observed using an ultraviolet imaging instrument and an oscilloscope.The influence of atmospheric pressure on the corona inception voltage and discharge intensity was analyzed.The results show that the corona inception voltage is lower under lower atmospheric pressure;the discharge intensity is stronger under lower atmospheric pressure.The particles swarm-optimized support vector machine was employed to analyze the impacts of air pressure and humidity on the corona inception voltage.Error between the calculated value of the established model and the experimental value is less than 5%.The established model can be used to calculate the corona inception voltage of the stator bar end model.     

高海拔地区硅橡胶合成绝缘子电晕老化特征分析

模拟高海拔低气压环境,采用多针-板电极放电模型产生电晕电场,分别对硅橡胶合成绝缘子试样进行老化处理,通过静态接触角法测量表面憎水性的变化,分析低气压环境对合成绝缘子电晕老化的影响,得出合成绝缘子的电晕老化速度随着气压的降低而加快等3个试验分析结果。