非线性绝缘的长周期梯形波响应特性测试系统

为了测试非线性绝缘电介质在低频电压激励下的响应特性,通过理论分析,提出了通过非线性绝缘介质在梯形电压波激励下的响应电流测试可得到非线性绝缘介质的电导特性和极化特性,并对测试系统的软、硬件进行了设计。硬件系统由信号发生器、线性高压放大器、微电流放大器、数据采集卡和计算机组成;在LabVIEW平台基础上开发了集数据采集、滤波、波形显示、数据存储等功能于一体的软件系统。阶跃激励下的响应测试证实该系统满足3Hz以下低频特性的测试,对线性和非线性介质的测试验证了系统设计的合理性。     

复合电介质介电性能有限元仿真

以聚合物基体添加具有非线性填料非线性复合电介质为研究对象,利用编程实现填料颗粒在基料中随机分布和基于蒙特卡洛(MC)模拟的模型随机构建,并通过三维有限元数值分析软件求得不同电压激励下的响应电流.采用时域最小二乘法对仿真得到的总电流进行分解并获得材料的宏观介电参数与电场强度的关系.结果表明:填料在空间的随机分布导致复合材...     

基于多元线性回归的阻性和容性电流分解

为了研究交流电压作用下非线性半导体器件和非线性绝缘电介质的绝缘状态和介电性能,提出一种阻性和容性电流分解算法。以非线性电阻和非线性电容构成的并联等效电路为研究对象,推导响应电流关于激励电压的非线性方程。通过坐标变换,将其转化成多元线性方程。利用多元线性回归方法,获得等效电路参数且实现了阻性和容性电流的分解。定性分析该算法的抗干扰能力和对非标准正弦波电压的适应能力。仿真结果表明:该算法可以准确地实现阻性和容性电流的分解;当响应电流含有55 d B的噪声时,电路参数的求解误差较小;激励电压谐波分量对电路参数的求解几乎没有影响。实验结果表明:该算法可以实现MOA阀片在交流电压作用下全泄露电流的分解。     

基于复合频率激励的低频介电响应快速测试方法

频域介电频谱(FDS)测试是用于诊断变压器绝缘状态的有效方法之一,由于采用扫频方式测试,低频阶段所需要耗费的测试时间长,对于某些测试时间特别有限的工况不一定适用。为尽可能减少测量时间,研究了采用混频激励测试FDS的方法,其主要思想是使用多个频率正弦电压叠加的信号作为激励源,将采集到的电流曲线分解为激励信号对应频率下的多个正弦波形,分别计算获得复电容;并以油隙为试验对象,比对混合频率和单个频率电压作用下的电流波形,验证了混频激励FDS测试原理的正确性;同时以油纸绝缘试样和实体变压器为试验对象,与传统FDS(使用IDAX300型介电响应测试仪)测试结果比对,结果表明:各频率下两者测试的复电容值都基本一致,但前者的测试时间可大幅缩短。     

变压器油纸绝缘频域介电响应非线性特性研究EI北大核心CSCD

频域介电响应(frequency domain dielectric response,FDS)技术作为变压器油纸绝缘无损评估的重要手段,而油纸绝缘介电性能非线性变化将影响评估的准确性,因此需要开展油纸绝缘FDS非线性变化规律的研究。该文在实验室条件下制备了多组不同老化程度、不同含水率的油纸绝缘试样,开展不同温度下油纸绝缘非线性FDS测试。研究发现,测试温度较低、油纸绝缘水分含量较小时,油纸绝缘低频介电响应与电压呈负相关,且随着测试温度的升高,非线性变化区域向高频且损耗因数增大的方向移动,FDS变化规律与测试激励幅值的关系减弱;当测试温度较高、油纸绝缘水分含量较大时,油纸绝缘低频介电响应出现与电压呈正相关的非线性变化规律;同时,根据频温平移计算发现,油纸绝缘的弛豫活化能与交流电导活化能均与其内部水分含量存在线性变化关系,而测试激励幅值对交流电导活化能的影响更为显著。为了消除测试温度对交流电导率的影响,该文建立电导率修正函数,实现了高温、高含水率下油纸绝缘低频交流电导率曲线的平移修正;最后,结合所构建的水分基团迁移率计算模型,定量计算水分含量对老化油纸绝缘频域介电响应非线性变化的影响,其规律与实验结果一致。     

压敏陶瓷-硅橡胶复合材料的非线性压敏介电特性

开展兼具非线性电导和介电特性的复合材料的理论基础和应用研究,有助于更有效、广泛地解决高电压等级电力系统绝缘设备或部件电场分布不均匀的难题。为此,制备了ZnO压敏陶瓷-硅橡胶复合材料并测量了其非线性压敏介电特性。结果表明:制备的复合材料具有良好的分散性和非线性电导及介电特性;当ZnO压敏陶瓷填料体积分数10%时,复合材料可以表现出明显的非线性介电特性,可以起到更显著的电场均匀作用;当ZnO压敏陶瓷填料体积分数20%时,复合材料呈现出明显的非线性电导特性,电导非线性系数可以达到10以上,当电场强度超过压敏电压梯度时电导率可以提高100倍以上,而电场强度达到1.5倍压敏电压梯度时,可在对不均匀电场起抑制作用的同时,避免较大的损耗。     

电流、电位时域谱在绝缘介质介电特性表征中的应用研究综述

随着人类社会对电力系统安全性与稳定性需求的不断提高，以及近年来我国能源、国防等领域的飞速发展和进步，提高绝缘介质以及新型电工材料的介电性能和绝缘可靠性的需求也在与日俱增。准确评估绝缘的介电性能和老化状态是保障绝缘结构长期稳定运行的前提，同时对新型电工材料的研发也具有一定的指导意义。该文综述了时域介电谱中的电流时域谱和电位时域谱在绝缘介质介电特性表征和绝缘状态诊断中的应用，详细阐述极化去极化电流谱、等温松弛电流谱、热刺激电流谱和交流时域谱以及表面电位衰减谱和回复电压谱的基本测量原理和分析方法，指出当前时域介电谱在应用中存在的局限性，并展望多种测试技术的联合应用将是实现对电介质介电特性全面表征的有效途径。     

变压器油纸绝缘频域介电谱特性的仿真与实验研究

变压器油纸绝缘是一种复合电介质,油纸绝缘的老化会引起油纸绝缘体系介电特性的变化。为研究油纸绝缘频域介电谱特性参数与油纸绝缘复合电介质极化过程的关系,以及更好地将频域介电谱技术用于变压器老化状态无损诊断,通过变压器油纸绝缘扩展Debye等效电路模型仿真了绝缘电阻、几何电容以及时间常数分支电路参数的变化对油纸绝缘系统复电容频域介电谱的影响规律,通过频域介电谱实验研究了油纸绝缘系统的复相对介电常数、复电容、介损等参数与油纸绝缘状态和测试温度的关系,并根据电介质极化理论深入分析了油纸绝缘极化参数随频率和温度变化的规律。结果表明,频域介电谱法既可准确评估绝缘纸含水量和油纸绝缘试品老化程度,又能反映油纸绝缘试品的介电性能;用频域介电谱法评估油纸绝缘状态要保证测试温度的同一性。     

变压器油纸绝缘系统低频介电参数方程

油纸绝缘系统频域介电谱的低频部分更有利于诊断、评估绝缘系统的老化状态与水分含量,为了将频域介电响应法更好地应用到工程中,针对变压器油纸绝缘系统低频激励下的介电响应进行了研究。首先分析了绝缘电介质(油隙、油浸纸)在低频激励下的电极极化过程,进而提出以电导率、离子迁移率等为参量的绝缘电介质的介电参数方程;然后基于变压器油纸绝缘系统的XY几何等效模型,构建变压器油纸绝缘系统低频介电参数方程;最后通过试验对所构建的介电参数方程进行验证。研究结果表明:油纸绝缘系统介电参数计算值与试验值相符合,建立的介电参数方程能够有效地表征变压器油纸绝缘系统频域介电响应低频部分的介电参数。     

变压器油纸绝缘非线性介电弛豫模型构建方法研究

基于频域介电响应（FDS）对变压器油纸绝缘状态进行检测时,油纸绝缘频域介电响应的非线性变化会影响绝缘评估的准确性,因此亟须开展不同老化程度油纸绝缘材料FDS非线性变化规律的研究。在实验室环境下制备了多组不同老化程度的油纸绝缘模型,并在不同温度下对油纸绝缘非线性FDS进行测试。结果表明：测试激励幅值越大,FDS曲线在低频段降低越明显,且随着测试温度的升高及老化程度的增加,介质损耗因数曲线出现非线变化的特征频段向高频方向移动;本文基于修正的Davidson-Cole模型,通过曲线拟合计算得到模型中的形状参数,并以此建立基于传递函数的等效电路模型,仿真计算得到了油纸绝缘阻抗模值非线性的变化规律。根据仿真结果可知,各阶阻抗模型的电路参数与油纸绝缘介电特性非线性的变化规律密切相关,而阻抗的改变使得曲线在相应频段发生变化。