不同直流场强下水分对多层油浸绝缘纸空间电荷生成和迁移的影响

空间电荷问题是影响变压器油纸绝缘材料耐电强度,导致其绝缘故障的重要因素。针对水分对油纸绝缘电气性能的危害,文中采用基于电声脉冲法的空间电荷测试系统研究了不同水分含量油浸绝缘纸在直流场强20、30、40 k V/mm下的空间电荷特性。结果表明:加压过程中,水分对油浸绝缘纸内部空间电荷分布产生很大影响。油浸绝缘纸试品水分含量越高,其内部积聚的电荷量越少,油纸界面对电荷的阻挡作用也越弱;在油浸绝缘纸试品击穿前,试品内部仅积聚少量的负电荷,空间电荷在两电极间快速导通,是导致油浸绝缘纸试品击穿的主因。     

油浸纸绝缘高压直流电缆恢复电压特性

提出了对两种高压直流油浸纸绝缘电缆测量恢复电压的结果。恢复电压特性随着电缆类型、绝缘的老化程度和局部缺陷的存在而变化。这些都表明可采用恢复电压测量技术来监测电缆绝缘状态。根据测量结果的理论分析，就可计算绝缘的极化和电导过程的参数。计算所得的电导值与直接测得值完全吻合。     

直流叠加冲击电压下PEA法空间电荷测量系统的研制

在直流输电线路中,电缆线路易受到操作过电压与雷电过电压的侵扰,导致线路在直流电压的基础上叠加冲击电压,使绝缘层空间电荷积聚发生变化。为了研究冲击电压叠加对直流电缆线路运行中电荷积聚的影响,本文在传统的电声脉冲法上进行改进,结合等效电路进行公式推导与Pspice仿真,合理选取测量系统中阻容元件的参数取值,研制了一套直流叠加冲击电压下PEA法空间电荷测量系统,并测量了XLPE试样在直流叠加冲击电压下的空间电荷特性。结果表明：试样受到的冲击电压与直流电压均达到了极高的耦合效率,空间电荷特性表明叠加同极性冲击电压比异极性冲击电压更能够促进同极性电荷的注入和迁移。     

工频电压下电缆本体的空间电荷测试

采用新的相位匹配方法,研制了交流电压下交联聚乙烯电缆本体的空间电荷测量装置。利用该装置进行了两组实验,以研究电缆的交流空间电荷特性。一是对电热老化90 d后的XLPE电缆进行2 h交流极化实验,二是对现场运行15年的电缆进行384 h温度梯度场下交流老化实验;在加压的过程中同时测量空间电荷。实验发现,工频50 Hz电压下电缆内部存在空间电荷;两组实验刚施加电压后,绝缘内部迅速出现随相位呈周期性变化的电荷;在第二组实验长时间老化过程中绝缘内部逐渐积累出不随相位变化的固定电荷。对于第一组实验,绘制总电荷量随交流相位的变化曲线,发现电压下降阶段的电荷多于对应相位的电压上升阶段的电荷,0°的电荷多于180°的电荷。该现象表明电荷复合滞后于电压下降,也间接证明了交流电压下空间电荷的存在。     

固体绝缘中空间电荷测量装置的研制和应用

介绍了电声脉冲法空间电荷分布测量装置的测量原理和性能，并利用此装置测量了试样中的空间电荷密度分布，运用有限元法计算空间电荷对试样内部电场的畸变。为了研制超高压直流塑料电缆料，以少量的极性聚合物混炼到低密度聚乙烯中，降低了交联聚乙的空间电荷效应，大幅度提高了５０％直流预压短路树枝的起始电压。     

温度对直流电压下油纸绝缘空间电荷特性的影响

油纸绝缘是直流输电设备的主要绝缘材料,其空间电荷特性变化会引起局部电场发生畸变,从而影响材料的介电强度,降低直流输电设备的运行可靠性和稳定性.使用电声脉冲法( PEA)测量装置,分析油纸绝缘中空间电荷的注入、迁移、消散规律,搭建试验平台,通过升压试验获得试品空间电荷注入的参考电压,然后对试品加3 kV的直流电压,分别在15℃、30℃、50℃温度下对油纸介质的空间电荷的特性进行分析.试验结果证明:在不同条件下发生空间电荷的注入,温度会对去压时空间电荷的消散产生很大的影响;温度会影响油纸绝缘介质内电场的大小和分布,使空间电荷严重畸变电场,引起绝缘的进一步破坏.     

油老化状态对油纸绝缘直流电场下空间电荷特性的影响

为了深入研究油老化对油纸绝缘直流电场下空间电荷特性的影响,通过加速热老化得到三组不同老化程度的绝缘油试样,并对其进行理化及电气特性分析;然后利用所得油样分别对经过真空干燥的新绝缘纸进行真空浸渍,得到3组油老化状态不同的油纸绝缘试品;进而采用电声脉冲法(pulsed electro-acoustic,PEA)在室温下分别测量了3组试品在施加直流电压和撤除电压情况下的空间电荷分布,讨论了油老化状态对油纸绝缘试品中空间电荷注入、积聚及消散等特性的影响。实验结果表明：施加直流电压下,3组油浸纸试品与电极界面处均发生了同极性电荷注入现象,油老化程度越严重,电极与介质界面处感应的电荷密度峰值越大,积聚在试品中的空间电荷总量也逐渐增大,负电荷积聚区域逐渐向阳极方向推进。撤除电压后,随着绝缘油老化程度的加重,试品中的空间电荷消散速率增大,且正电荷的消散速率大于负电荷的消散速率。     

纳米TiO_2对油纸绝缘介质直流空间电荷特性的影响

为了改善油纸绝缘中空间电荷的积聚和消散特性,在绝缘纸的制备过程中掺杂了纳米TiO2,利用电声脉冲法(PEA)对浸油后绝缘纸中空间电荷的积聚与消散特性、以及其内部电场分布进行了测试和分析。结果表明,在电场强度为10 MV/m和30 MV/m的电场作用下,添加了纳米TiO2的样品阳极附近均没有出现负空间电荷的积聚,这可能是因为纳米TiO2的加入提高了阴极向油纸注入电荷的起始电压,引入了陷阱,进而减慢了电子的运动速率。因此在绝缘纸中加入纳米TiO2能够有效改善油纸绝缘中空间电荷的积聚和消散特性,显著降低绝缘纸内部的电场强度畸变率。     

水分和温度联合作用时油浸绝缘纸空间电荷特性

油纸绝缘介质内部积聚的空间电荷与其绝缘性能密切相关,它可以导致介质内部电场分布的畸变,对局部电场起到削弱或加强的作用,若电场畸变严重,将引起绝缘材料的击穿和老化,直接影响绝缘系统的可靠性和安全性。水分和温度被认为是危害油纸绝缘介电强度和绝缘寿命的最主要因素,为了解它的特性,采用电声脉冲(PEA)法研究了油纸绝缘介质在温度和水分联合作用下空间电荷的注入、迁移、积聚和消散特性,进一步分析了水分和温度联合作用对油浸绝缘纸直流击穿和电荷积聚行为的影响。结果表明:油浸绝缘纸的水分含量和温度越高,其内部正负电荷的注入和迁移就越显著,而且油浸绝缘纸内部积聚的空间电荷在撤去外加场强后消散得也越快;对于未被外加场强击穿的油浸绝缘纸,其内部慢速运动电荷的量随着水分含量和温度的升高而减少;而对于被外加场强击穿的油浸绝缘纸,在击穿前其内部仅积聚极少量的负电荷。     

不同含水量油纸绝缘热老化过程中的空间电荷特性研究

水分会导致油纸绝缘电气性能下降并加速老化,但是水分对油纸老化过程中空间电荷特性的影响鲜有报道。本文利用电声脉冲(PEA)法研究了不同老化阶段、不同含水量油纸中的空间电荷特性,结果表明当含水量较低时,增加含水量可以加速空间电荷到达稳态,但是进一步增加含水量反而会减速;老化初期的油纸主要以异极性电荷积聚为主,而随着老化程度的加剧,逐渐演变为同极性电荷注入。随着含水量的增加,需要更长的老化时间电荷注入类型才会发生变化,继续增大含水量将加速注入类型的转变。分析认为水分一方面会加速老化,加剧空间电荷积聚,另一方面会加快或减缓空间电荷到达稳态的过程,所以电荷注入类型会发生转变,转变时油纸中的空间电荷会很快到达稳态,阳极附近空间电荷积聚变少,电场畸变程度小。     

不同直流场强下乙丙橡胶的空间电荷特性

乙丙橡胶在电缆绝缘中的应用日益广泛,空间电荷积聚成为影响其绝缘性能的关键因素之一。为了明确乙丙橡胶中空间电荷的行为特性及形成机制,文中基于PEA法对乙丙橡胶在直流场强下的空间电荷分布进行了研究,分析并讨论了不同场强下乙丙橡胶内空间电荷的分布规律以及其消散特性。实验结果表明:乙丙橡胶的电荷注入的阈值场强为2.5～5 kV/mm。根据不同场强下乙丙橡胶内空间电荷的行为特性,可将其分为4个阶段,分别为无电极注入阶段、双电极注入阶段、注入电荷迁移复合阶段、阳极注入主导阶段。此外,不同场强下陷阱密度及深度的差异会影响乙丙橡胶内部空间电荷的消散特性。在较高场强下,正极性空间电荷包的形成引起乙丙橡胶内部电场畸变,这可能会影响其介电强度,并使绝缘老化。     

在役35kV油浸纸绝缘电力电缆现场诊断方法

在役35kV油浸纸绝缘电缆隐患较多、易发生故障。文章基于对现有运行经验和试验规范的分析,通过安全可靠的现场试验,可有效地发现潜在缺陷,使线路故障率在短期内下降到合理的水平。实际应用验证了这一方法的可行性和有效性。     

直流叠加冲击电压下XLPE中空间电荷特性研究

高压交联聚乙烯（XLPE）直流电缆在工作状态下,会受到电力系统中由投切等操作引起的操作冲击电压的破坏,导致绝缘受到影响,而目前缺乏多次冲击累积效应引起空间电荷累积导致电缆绝缘劣化的相关研究。本文基于实验室已有的直流叠加冲击电压下的PEA法空间电荷测量系统,分别测量了直流电压、冲击电压、直流叠加冲击电压作用下XLPE电缆绝缘中的空间电荷特性。结果表明：正直流电压下XLPE体内以异极性电荷为主,负直流电压下SC电极上出现同极性负电荷的注入;连续的高幅值冲击电压作用会导致双电极上大量的同极性电荷注入,且负极性冲击下电荷注入量略多;当直流叠加冲击电压时,同极性叠加方式比异极性叠加方式更能促进双电极上同极性电荷的注入,而且冲击电压作用时间越长,XLPE试样内部积聚的电荷量越多。     

油浸层压纸板在低场强下空间电荷的积聚特性

换流变压器油纸绝缘系统中大多采用较厚的层压纸板,但目前有关较厚纸板的空间电荷积聚特性的研究较少。为此,利用脉冲电声法(PEA),研究了低场强(<5kV/mm)较厚纸板(0.5～2mm)中电荷的积聚特性,以及水分质量分数和温度因素对油浸层压纸板空间电荷积聚特性的影响,并采用热刺激电流法(TSC)研究了不同厚度油浸纸板空间电荷积聚特性的差异。研究发现,层压纸板中的水分质量分数对空间电荷的积聚影响显著,当质量分数在0.9%～3.5%范围内时,空间电荷随着水分质量分数的增加而线性增加;温度对空间电荷的影响也很明显,当纸板温度升高到333K时,其相同时间内积聚的空间电荷密度峰值是273K时的4倍。纸板厚度对其电荷积聚的影响规律和机理还需要进一步研究。     

油浸纸绝缘电力电缆常见事故的处理

随着城市建设的发展,电力电缆线路在10KV及以下配网中的使用日见普遍,它与架空电力线路相比有许多优点,但也存在影响安全运行的几个问题应当引起注意.影响电力电缆安全运行的因素有:气候条件,地理环境,负荷的变化及施工质量等,本文只就油浸纸绝缘电力电缆普遍存在和影响较大的两个方面加以分析.     

NOMEX合成纤维绝缘介质在直流电场中的空间电荷特性

为提升变压器内绝缘水平,延长变压器使用寿命,合成纤维绝缘纸因其优良的介电、机械、热稳定、抗潮等性能而被广泛应用在绝缘介质工程领域。采用电声脉冲（PEA）法测量分析以NOMEX纸为代表的油浸合成纤维绝缘纸在直流电场中的空间电荷注入、积聚、消散时的密度分布特性,并与传统油浸植物纤维素绝缘纸进行对比,结合材料频域介电谱特性研...     

基于改进电声脉冲测试系统的油纸绝缘混合体系空间电荷动态行为特性

目前国内外关于油纸绝缘介质空间电荷特性的研究全部基于油浸绝缘纸,且已有的电声脉冲测试系统无法实现对油隙与油浸纸组合而成的混合体系的空间电荷特性的测试。通过采用改进的电声脉冲测试系统首次对油隙与油浸纸板组合而成的混合体系的空间电荷动态行为特性进行研究,分析空间电荷积聚对油纸混合体系内部电场分布的影响。研究发现油纸绝缘界面处及油浸绝缘纸内部积聚的空间电荷和电场畸变程度与绝缘油和油浸纸板的电导率关系很大。由绝缘油劣化导致油纸绝缘系统的电导率提升更易引起油浸纸内部场强严重畸变,油浸纸内部最大场强约达到平均场强的2.5倍。而由油浸纸电导率增大引起的油纸绝缘系统的电导率提升减轻了油浸纸内部的电场畸变程度,但电荷快速迁移会导致介质热效应显著也易诱发击穿。消除绝缘结构界面引起的空间电荷积聚效应、限制空间电荷在绝缘介质内部的快速迁移或使电荷在介质内部分布更加均匀,从三方面出发将有助于抑制空间电荷的危害。     

交直流复合电压下热老化油纸绝缘空间电荷特性

换流变压器阀侧绝缘长期承受交直流复合电压的作用。为了研究油纸绝缘在交直流复合电压下空间电荷特性,该文开展了油纸绝缘加速热老化试验,搭建复合电压下电声脉冲法空间电荷测量系统,测量交流、直流以及交直流复合电压下油纸绝缘内部空间电荷积聚和消散情况,并进一步计算得到油纸绝缘陷阱深度。研究结果表明,不同老化状态的油纸绝缘在交直流复合电压下均出现铝电极附近的负极性空间电荷积聚,老化的油纸绝缘由于正负电荷不同的注入迁移特性,在交流电压下同样出现负极性空间电荷积聚;随着老化时间的增加,油纸绝缘中积聚的空间电荷先减少后增加;与直流极化相比,交直流复合电压极化后老化油纸绝缘的平均陷阱深度更大。