输配电设备状态评价与故障诊断【文献目录】

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.020

基于Havriliak–Negami介电弛豫模型的油纸绝缘状态评估

周利军,李先浪,王东阳,江俊飞

摘 要:为了定量分析水分质量分数、温度及绝缘纸聚合度对油纸绝缘频域介电谱的影响,将HN介电弛豫模型用于研究油纸绝缘频域介电谱特性。采用复分析理论和几何方法得到了HN介电弛豫模型实部、虚部与其模型参数的解析式。分别测试了5组不同水分质量分数、温度及聚合度油纸绝缘试样的频域介电谱,采用HN介电弛豫模型对介电频谱进行了计算拟合,并分析了水分质量分数、温度及聚合度对HN介电弛豫模型参数的影响。结果表明:弛豫时间常数与水分质量分数、温度、聚合度分别满足对数线性关系、Arrhenius方程及线性关系;高频介电常数及其与静态介电常数之差随着水分质量分数、温度、聚合度的增加而增大;形状参数β随着水分质量分数、温度的增加而增大,随着聚合度增大而下降;形状参数α的值均落于0.7~0.9之间。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.021

多参数调节的超高频局部放电信号模拟源研制

杜 林,刘顺成,杨 贤,李 剑,吴 雄

摘 要:超高频局部放电传感器及检测系统性能的评价需要稳定的信号源,由于多种因素的影响,高压模拟放电模型产生的超高频局部放电信号存在放电参数不稳定和不易调节的缺陷。因此根据超高频信号的时频特性,设计出了一种局部放电超高频信号模拟源。该信号源由控制单元、信号合成单元、宽频带全向发射天线组成,控制单元产生能够反映局部放电时频特征和相位特征的信号,通过幅值调制单元合成超高频局部放电信号,信号由天线发射。实验结果表明:该信号源能输出连续稳定的并具有工频相位特征的电磁波信号,信号的频率范围为0.3~1.5 GHz,输出信号频率、输出功率及局部放电相位–放电量(φ-q)、相位–放电次数(φ-n)谱图均可平滑调节,输出功率达25 dB,能有效模拟多种类型的局部放电超高频信号。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.022

CF3I在微水条件下的放电分解组分研究

张晓星,戴琦伟,韩晔飞,肖 淞

摘 要:CF3I可以作为SF6的替代气体而应用于各类气体绝缘设备中,而H2O对CF3I放电分解组分的影响还鲜有研究。故通过密度泛函理论(DFT),对处于常温常压下含有微量水分的CF3I放电分解过程进行仿真分析,以求完善CF3I的替代理论。首先,根据热力学理论求得CF3I等主要分子的结构模型,并在此模型的基础上计算各个CF3I分解反应进行的难易程度,获得CF3I分子最可能的分解途径,并得到纯CF3I气体的动态平衡过程;其次分析H2O在放电环境下生成OH•和H•的反应路径;最后探讨在微水的影响下,CF3I与H2O在放电过程中可能发生的主要反应及产生的主要产物。研究结果表明:CF3I直接吸附电子后分解成CF3•和I−所需吸收的能量是最少的,因此该途径最为可行;H2O分解产生H•和OH•最少,分别需要吸收377.58 kJ/mol和488.29 kJ/mol;微水的存在使得分解组分多样化和复杂化,破坏了CF3I自身的动态平衡,由此降低CF3I气体的局部放电起始电压进而减弱了其绝缘性能。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.023

电容式电压互感器的宽频无源电路模型

梁贵书,杜欣宇,谢宇廷,荆永明

摘 要:针对电容式电压互感器传统模型在高频时测量不够准确的问题,提出了一种对双口导纳参数先进行“并项”再进行“分项”的无源化处理方法,通过对一110 kV电容式电压互感器进行无源电路综合,建立了一种能够考虑杂散和频变特性的电容式电压互感器宽频无源等效电路扩展模型。该模型不含负值的电阻、电感和电容,具有良好的宽频适应性和可移植性,并开展了雷电冲击实验。结果表明,该模型的仿真结果与实测结果相符,首波峰值最大误差为3.862%,验证了所提模型的有效性和建模方法的正确性。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.024

基于光纤传输的气体绝缘开关设备局部放电超声波检测系统

刘云鹏,李岩松,黄世龙,赵 涛

摘 要:为了检测和分析气体绝缘开关(GIS)设备的绝缘状态,结合光纤传输技术、数字信号处理技术、超声波检测技术,设计了1套基于光纤传输和LabVIEW虚拟仪器的GIS局部放电超声波检测系统。系统由超声波传感器、远端高速采集模块、本地模块和上位机软件系统组成,应用光纤传输技术实现GIS局部放电信号的高速可靠采集。在准确提取局放信号的基础上,使用图形化编程语言LabVIEW 开发了上位机软件系统,上、下位机之间的通信通过用户数据报协议(UDP)实现。系统可实时采集和存储GIS局部放电超声波信号,并可对局部放电信号的时域、频域分布等信息进行分析,定位故障位置。采用该系统在多个变电站进行了实测,结果表明该系统可以有效地检测GIS局部放电。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.025

基于ANSYS Workbench的变压器绕组松动分析及判定方法

马宏忠,弓杰伟,李 凯,许洪华,周 宇

摘 要:为了判断变压器绕组松动缺陷及进行缺陷定位,通过分析变压器不同位置处的振动信号变化情况,提出基于ANSYS Workbench的绕组松动缺陷诊断方法。将绘制的模型导入Workbench中进行模态分析,并与实验结果进行对比,验证模型的正确性。通过对模型施加正弦的加速度来进行谐响应分析,并根据绕组各相的顶部轴向和正面径向的振动信号变化设定松动阈值。对变压器进行绕组松动实验,利用基频分量占总分量的比例值相比于额定预紧力下的比例值的变化率来判断绕组松动相,可初步进行绕组松动缺陷定位。结果表明,试验变压器的C相绕组顶部的基频分量变化率大于顶部阈值0.78,且正面变化率大于正面阈值0.44,从而说明C相绕组出现严重松动。而正常相的顶部和正面的基频分量变化率都要小于各位置处的松动阈值,其中远离松动相的绕组的变化率小于0.03,因此该方法可以进行绕组松动缺陷定位。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.026

某省级电网220 kV及以上输电线路故障统计与分析

陆佳政,周特军,吴传平,李 波,谭艳军,朱 远

摘 要:针对目前已有的输电线路故障原因不明确问题,提出了输电线路故障分类方法,阐述了不同故障分类的特点。统计了2005—2014年某省级电网输电线路故障情况。并分析了该省气温与输电线路冰灾故障的关系。分析了山火跳闸风险的时间分布规律,阐述了持续干旱对输电线路山火故障的推动作用。结果表明,雷击、山火、冰灾及外力破坏是影响输电线路安全稳定运行的主要因素,冻雨持续日数是影响冰灾故障次数的关键因素;该省3—8月为输电线路受雷电活动影响较严重的月份,13:00—19:00是1 d中雷击跳闸次数最多的时间段。最后,针对自然灾害输电线路故障统计规律提出了从灾害预测、监测、评估、处置等方面加强电网防灾减灾新理论、新技术、新装备的研发应用的建议;针对非自然灾害输电线路故障统计规律提出了强化监管手段、提高风险预控能力的管理措施。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.027

有源电子式电流互感器在线监测技术研究

张秋雁,李红斌,程含渺,肖 监,欧家祥,徐宏伟

摘 要:为及时发现有源电子式电流互感器的供能激光器是否已失效或将失效,研究了1种非接触式在线监测技术。提出通过非接触测量供能激光器所在合并单元的电源电流,结合当前一次电流值作为判据,采用Bayesian方法判别供能激光器的工作状态。据此实现的在线监测系统在贵阳三江110 kV变电站进行了长期运行测试,获取了供能激光器的运行数据并进行了分析。监测数据显示:所监测的3台电子式互感器中,第1台互感器的供能激光器性能正在发生恶化,工作电流上升至初始电流的1.2倍,判断处于即将失效状态;第2台互感器的供能激光器的性能尚处正常状态;第3台互感器的供能激光器在监测开始后的第87天左右发生拒启动故障,与实际情况相符合。结果表明,该监测系统在现场复杂环境下能准确识别激光器的工作状态,及时发现已失效的激光器,评估尚未失效的激光器的寿命。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.028

支柱瓷绝缘子污层泄漏电流及干带产生的边界条件研究

袁 田,向铁元,张 锐,周 军,刘 翔

摘 要:为了研究瓷支柱绝缘子污层干带产生的边界条件,建立了污层泄漏电流观测平台。通过对24~110 kV瓷支柱绝缘子污秽试验(固体层法)泄漏电流的频谱和雾室的温度、湿度参数测量和分析基础上,深入讨论了污秽试验中污层干带产生的边界条件。试验发现,通过4 000 Hz采样频率和频段的计算方法可减少频谱的偏频和泄漏问题;当初始湿度条件相近时(相对湿度55%~62%),干带产生前一刻的谐波畸变率在0.1733~0.3345,相同灰密下(1.0 mg/cm2),盐密同基波分量成正比;相同盐密下(0.1 mg/cm2),灰密与雾室内绝对湿度(等同于污层水分交换速率)成正比,并给出了趋势曲线和拟合式。通过对污层频谱测量发现,污层中水分含量与泄漏电流相互制约,在干带产生边界前处于平衡中相互促进状态,谐波畸变率(THD)可灵敏地反映污层的水量。当干带产生和污层水量减少时,谐波畸变率(THD)迅速增高,泄漏电流频谱成波包形连续递减波形。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.029

酸性湿沉降区域500 kV输电线路金具缺陷机理分析及防范措施

张秀丽,柯 睿,杨跃光,刘春翔,杨红军

摘 要:我国酸性湿沉降多发区域是重要输电密集通道或用电高负荷密度地区,如何解决酸性湿沉降引起的金具缺陷问题是输电线路运行与检修的重要课题。为此以途经广西省河池地区500 kV贵广交流同塔双回线路中的金具缺陷为研究对象,在探讨河池地区区域酸性湿沉降特征的基础上,测试分析了途经该地区输电线路的金具缺陷以及诱因。结果表明:河池地区属于典型SO42−酸性湿沉降区域,有色金属冶炼工业污染物排放是河池地区SO2的主要来源,是输电线路金具缺陷的重要诱因;缺陷金具表面镀锌层已经遭受破坏,形成了疏松的铁氧化物,金具应力载荷基本上小于200 kN;缺陷复合绝缘子的应力破坏区域均在端部密封位置,运行8 a以上的绝缘子破坏应力载荷低于180 kN。从金属防腐、线路管理、线路维护等角度提出了光纤复合绝缘子、红外紫外联用检测等防范措施,部分措施处理效果良好。这些研究成果为酸性湿沉降多发区输电线路运行提供了技术参考。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.030

隔离开关开合下电子式互感器传导干扰分析及抗干扰方法

李振华,胡蔚中,闫苏红,李振兴,徐艳春

摘 要:针对电子式互感器运行中遇到的电磁干扰和电磁兼容问题,进行了建模仿真和试验研究。通过建立空心线圈电子式电流互感器在隔离开关开合下的模型,分析互感器受到的传导干扰,然后提出了互感器的抗干扰措施并进行了仿真验证。在此基础上,通过设计相应的互感器样机,对互感器的电磁兼容问题进行试验研究,验证了抗干扰措施的有效性。结果表明,采用RC滤波和TVS管相结合的方式,对互感器输出影响小于0.01%。进行15次隔离开关开合试验后,加入防护措施的互感器依然能满足0.2S级的准确度要求,漂移量小于0.03%,

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.031

基于短时Fourier变换的变压器绕组变形脉冲频率响应曲线获取方法

赵仲勇,姚陈果,李成祥,龙 羿,陈晓晗,廖瑞金

摘 要:为了在利用脉冲注入法在线检测电力变压器绕组变形故障时能正确处理暂态信号,获取绕组的脉冲频率响应曲线,避免绕组变形状态的误判,提出了基于短时Fourier变换的脉冲频率响应曲线获取新方法,对该方法的基本原理进行了理论推导。然后,从理论推导入手,构建了单绕组仿真模型,结合PSPICE和MATLAB进行了联合仿真分析。仿真结果表明该仿真模型下经过短时Fourier变换的频率响应曲线谐振频率位于2 MHz,接近传统正弦频率响应曲线的谐振频率,初步证实了该方法的正确性。最后开展了110 kV变压器试验测试,分别用快速Fourier变换(FFT)和短时Fourier变换(STFT)处理了测试数据,采用相关系数指标进行了分段评判。试验结果表明经过短时Fourier算法处理后,绕组间频率响应曲线相关系数均>3,频率响应曲线清晰度较高,比快速Fourier变换处理效果更好。仿真分析与试验测试的数据处理结果均表明了该方法的可行性和优越性。

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2016.01.032

热带地区输电线路鸟粪闪络特性模拟试验研究

彭 可,刘春翔,朱弘钊,许宇航,刘俊翔,陈 程

摘 要:随着我国生态迅速恢复,电力系统发展与鸟类生态完善的冲突日益上升。为了研究热带地区输电线路的鸟粪闪络,在了解热带地区主要对线路造成危害的鸟类种群的基础上,模拟热带地区的典型环境条件,采用模拟鸟粪进行了110 kV输电线路鸟粪闪络的试验研究。试验结果表明:鸟粪电导率随着含水率升高呈饱和增加趋势;含水率比较低的时候,鸟粪闪络的概率远高于积污闪络的概率,含水率较高的时候,鸟粪闪络概率与积污闪络基本相同;鸟粪引起的击穿概率与鸟粪的流量成饱和正相关关系,击穿概率与鸟粪通道和绝缘子的距离成负相关关系;110 kV输电线路I型绝缘子串15 cm的空间范围内是大型鸟类排便闪络击穿的高危险区域,可以通过增加均压环或增加绝缘子大伞的间隙来降低鸟粪闪络概率。所获结果可供热带地区110 kV线路的设计和鸟害防治工作参考。