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基于宽频阻抗谱的电力电缆缓冲层缺陷定位研究

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高压电器 2024年

作者：任广振曹俊平邹星宇穆海宝张浩天黄勃国网浙江省电力有限公司国网浙江省电力有限公司电力科学研究院西安交通大学电气工程学院国网浙江省电力有限公司温州供电公司

电力电缆是电力系统传输电能的重要工具，然而其缓冲层可能会出现局部烧蚀缺陷，影响电能质量。为解决该问题，文中基于宽频阻抗谱技术提出了一种电力电缆缓冲层缺陷定位方法。该方法基于包络提取的思想改进阻抗谱傅里叶变换后的曲线、... 详细信息

电力电缆是电力系统传输电能的重要工具，然而其缓冲层可能会出现局部烧蚀缺陷，影响电能质量。为解决该问题，文中基于宽频阻抗谱技术提出了一种电力电缆缓冲层缺陷定位方法。该方法基于包络提取的思想改进阻抗谱傅里叶变换后的曲线、避免了畸变点的干扰，同时通过仿真模型初步验证了方法的有效性。为研究其实际应用能力，文中还进行了不同频带下的电力电缆缺陷实验，基于实验结果可以发现，随着频带的增加，缺陷定位的精度以及分辨率都有所改善。

关键词：电力电缆缓冲层缺陷定位宽频阻抗谱傅里叶变换包络

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打印微结构对表面电荷积聚特性的影响

高电压技术 2024年第5期50卷 2237-2246页

作者：姚亦桐杨洋牛广乾钱志源刘承山穆海宝西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049 上海宇航系统工程研究所上海201109

航天器等真空设备面临着高电压、小型化的发展需求,但其中的固体-真空绝缘界面容易发生真空沿面闪络。为了提升真空绝缘的沿面耐电性能,通过3D打印技术在绝缘介质表面构建了微刻槽和打印金属两种微结构,并通过电荷积聚实验研究发现了打... 详细信息

航天器等真空设备面临着高电压、小型化的发展需求,但其中的固体-真空绝缘界面容易发生真空沿面闪络。为了提升真空绝缘的沿面耐电性能,通过3D打印技术在绝缘介质表面构建了微刻槽和打印金属两种微结构,并通过电荷积聚实验研究发现了打印微结构能有效抑制表面电荷积聚过程;同时,改变微刻槽数量以及金属的宽度和数量,进一步通过实验对比研究了参数不同时的情况,发现增加微结构的数量和宽度均有利于提升其对电荷积聚的抑制效果;最后,构建真空沿面闪络粒子仿真模型,通过研究电子运动和二次电子崩的发展,并结合实验结果发现微结构能够散射电子,从而产生抑制电荷积聚、提升沿面耐电强度的效果。

关键词：真空沿面闪络 3D打印打印微结构电荷积聚二次电子崩耐电强度

时变温度下油纸绝缘频域介电谱曲线校正方法研究

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电工技术学报 2023年第1期38卷 246-257页

作者：姚欢民穆海宝张大宁赵浩翔丁宁电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

频域介电谱(FDS)技术被广泛应用于油纸绝缘电力设备状态诊断中。但FDS在低频段测试时间较长,测试时设备往往处于动态降温过程,所获得的FDS曲线与评估数据库差别较大,使用时变温度FDS曲线进行绝缘状态评估的结果存在一定误差。为将时变... 详细信息

频域介电谱(FDS)技术被广泛应用于油纸绝缘电力设备状态诊断中。但FDS在低频段测试时间较长,测试时设备往往处于动态降温过程,所获得的FDS曲线与评估数据库差别较大,使用时变温度FDS曲线进行绝缘状态评估的结果存在一定误差。为将时变温度条件下的FDS曲线校正到恒定温度,该文通过仿真获得套管温度场分布,采用粒子群优化(PSO)算法反演出不同温度下介电弛豫Havriliak-Negami(H-N)模型的特征参数。在此基础上,基于最小二乘法(LS)计算出时变温度条件下每个频点的等效温度,由此实现了曲线校正。结果表明:校正后的曲线与参考温度曲线具有较好的一致性,有助于电力设备绝缘状态的精确评估。

关键词：时变温度频域介电谱(FDS) Havriliak-Negami模型粒子群优化-最小二乘法(PSO-LS)算法绝缘状态评估

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基于多维参量复合感知的变压器套管智能监测

高电压技术 2022年第8期48卷 2934-2944页

作者：张璐王文森韩彦华孙蕾吴昊穆海宝国网陕西省电力有限公司电力科学研究院西安710100 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司西安710065 西安交通大学电气工程学院西安710049

套管是变压器的重要组部件,为实时监测其运行状态,避免引发严重事故,开发了基于油中溶解氢气、油压、油温、微水、介损、电容、局放多维参量复合感知的变压器套管智能监测系统。研制了集成钯镍合金氢气传感技术、压力感知技术、宽温域... 详细信息

套管是变压器的重要组部件,为实时监测其运行状态,避免引发严重事故,开发了基于油中溶解氢气、油压、油温、微水、介损、电容、局放多维参量复合感知的变压器套管智能监测系统。研制了集成钯镍合金氢气传感技术、压力感知技术、宽温域温度传感技术、痕量微水测量技术的四量融合微型传感器,开发了基于微电流检测技术的介损-电容-局放一体化传感器,实现了套管物理、化学、电气多参数的高精度在线监测。测试结果表明:传感器氢气体积分数测量范围为0~10^(2),测量精度可达10%;压力测量范围为0~1.0 MPa,精度优于0.3%;温度测量范围为-40~85℃,精度优于±1℃;微水体积分数测量范围为0~10^(-3),测量精度±5%;相对介损测量误差绝对值小于(标准读数×1%+0.0001),相对电容测量误差绝对值小于0.1%;绝对介损测量误差小于(标准读数×1%+0.0001),绝对电容测量误差小于(标准读数×0.1%+1 pF);局放信号分辨率为5 pC。装置性能完全满足变压器套管在线监测要求,已在多座330 kV和750 kV变电站挂网运行,为变压器套管的安全运行提供了可靠保障。

关键词：变压器套管氢气油压油温微水介质损耗电容局部放电智能监测

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基于印刷电路板的沿面型介质阻挡放电特性

高电压技术 2022年第9期48卷 3784-3793页

作者：许桂敏穆海宝林芳妃李陇杰张冠军西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 长安大学能源与电气工程学院西安710018 广东电网有限责任公司广州供电局广州510000

沿面型介质阻挡放电(surface dielectric barrier discharge,SDBD)产生大气压低温等离子体技术在生物医学等多个领域具有广泛的应用前景。为此,设计了一种基于印刷电路板(printed circuit board,PCB)制作工艺的SDBD装置,研究了其在正弦... 详细信息

沿面型介质阻挡放电(surface dielectric barrier discharge,SDBD)产生大气压低温等离子体技术在生物医学等多个领域具有广泛的应用前景。为此,设计了一种基于印刷电路板(printed circuit board,PCB)制作工艺的SDBD装置,研究了其在正弦交流电压驱动下的放电均匀性、放电模式及形态、放电功率、等离子体发射光谱等光电特性。研究结果表明:随着外施电压幅值和频率的升高,SDBD放电强度与均匀性相应增加,当电压幅值>5.2 kV时可实现宏观上稳定的均匀放电。表面放电由网状电极边沿、介质板与空气三结合点处的收缩状放电向网格内部发展为弥散状放电,外施电压正半周期内的放电强度大于负半周期,这主要是由正负放电中阻挡介质表面电荷对沿面电场抑制作用的差异造成。当SDBD施加的电压幅值在5.0~6.2 kV范围内变化时,由于电场强度和粒子间碰撞频率的增加,使得放电空间注入能量、高能电子数量以及粒子动能均增加,放电程度变强,从而使SDBD放电功率、等离子体发射光谱谱线相对强度、氮分子振动与转动温度均随着电压幅值的增加出现不同程度的升高。

关键词：印刷电路板沿面型介质阻挡放电放电均匀性放电形态放电功率等离子体发射光谱

基于频域介电谱的环氧树脂受潮评估及影响因素

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高电压技术 2022年第2期48卷 706-715页

作者：丁宁穆海宝丁清鹏姚博文张大宁张冠军西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 国网山东省电力公司济宁供电公司济宁272000

环氧树脂及氧化铝/环氧树脂复合材料被广泛应用于电力设备绝缘,然而由于羟基等亲水性基团的存在,环氧树脂易吸湿并引起绝缘劣化。为了实现利用频域介电谱法评估两种绝缘的受潮缺陷,在考虑了温度和电压对频域介电谱(FDS)曲线影响的基础上... 详细信息

环氧树脂及氧化铝/环氧树脂复合材料被广泛应用于电力设备绝缘,然而由于羟基等亲水性基团的存在,环氧树脂易吸湿并引起绝缘劣化。为了实现利用频域介电谱法评估两种绝缘的受潮缺陷,在考虑了温度和电压对频域介电谱(FDS)曲线影响的基础上,研究了不同水分含量下环氧树脂频域介电谱特性。结果表明:随温度的升高,介电谱曲线高频段由于反应活化能较大而向右平移程度较大,而低频段则较小。由此提出了一种分段拟合的方法可减小高低频活化能不同所带来的评估误差;激励电压基本不影响介电谱曲线的高频段,对低频段的影响存在3个区域(稳定区、限制区、饱和区),介损值在限制区随电压的增大而逐渐减小。水分减少时,纯环氧树脂介电谱曲线低频段幅值显著降低,而氧化铝/环氧树脂曲线幅值则在整个频带内均减小。通过对比发现,水分对于两种绝缘介损值的影响均在0.01 Hz处最大,故此频点可作为诊断两种绝缘受潮缺陷的特征频率。

关键词：环氧树脂频域介电谱温度校正激励电压受潮评估

套管油纸绝缘受潮与老化的介电响应非线性特性和辨识方法

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电机与控制学报 2022年第6期26卷 18-30页

作者：张大宁梁兆杰李璇田杰穆海宝张冠军西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049 深圳供电局有限公司广东深圳518000

介电响应作为油纸绝缘的新型无损诊断方法,具有内含绝缘信息丰富,不破坏绝缘等优点,因而受到国内外广泛关注。油纸绝缘受潮和老化时表现出相近的介电响应特征,对该方法的推广应用造成了困难。本文旨在研究变电压激励下油纸绝缘变压器套... 详细信息

介电响应作为油纸绝缘的新型无损诊断方法,具有内含绝缘信息丰富,不破坏绝缘等优点,因而受到国内外广泛关注。油纸绝缘受潮和老化时表现出相近的介电响应特征,对该方法的推广应用造成了困难。本文旨在研究变电压激励下油纸绝缘变压器套管的介电响应非线性特性与绝缘状态辨识方法。首先研究了受潮油纸样品非线性介电响应的机理与模型,进一步研究了热老化油纸绝缘的非线性介电响应特性与典型特征量,最终建立油纸绝缘非线性损耗峰、老化程度、含水量之间的关系式,并对油纸受潮与热老化并存时FDS特征规律进行验证,实现了套管油纸绝缘受潮与老化的状态评价与区分。

关键词：油纸绝缘套管介电响应绝缘老化绝缘受潮绝缘辨识

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工频电压下聚乙烯表面动态电荷分布的研究

高压电器 2023年第9期59卷 76-83页

作者：郭旺张波韩文虎孙宇豪穆海宝张冠军西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

聚合物材料被广泛应用于电气设备的电气隔离和机械支撑中,在高压电场作用下,大量积聚在聚合物表面的电荷会引发局部电场畸变和沿面闪络,威胁设备安全。文中搭建了具有反射式拓扑结构的Pockels效应表面电荷动态测量平台,原位观测了单极... 详细信息

聚合物材料被广泛应用于电气设备的电气隔离和机械支撑中,在高压电场作用下,大量积聚在聚合物表面的电荷会引发局部电场畸变和沿面闪络,威胁设备安全。文中搭建了具有反射式拓扑结构的Pockels效应表面电荷动态测量平台,原位观测了单极性电压、单周期工频电压和多周期工频交流电压作用下聚乙烯薄膜表面电荷二维分布的动态演变。结果表明,基于Pockels效应的测量方法可以观测到0.5 s内的电荷积聚、扩散和消散过程,这是机械扫描式的静电探头法无法获得的;在正极性和负极性电压作用下,聚乙烯表面只沉积对应极性的电荷,其积聚、扩散和消散过程的持续时间大约为0.5 s,70%~85%积聚电荷量会在0.4 s内消散。对比施加不同极性起始的正弦交流电压情况下聚乙烯表面电荷演变,发现仅正极性起始的工况下会出现正负电荷共存的分布样貌。通过观测连续10个工频周期下聚乙烯表面电荷的行为,发现聚合物表面电荷积聚至少需要经历3~4个工频周期才能稳定,在此过程中表面电荷分布区域逐渐收缩。该研究结果对于直观理解交流电压作用下聚合物电荷积聚的演变过程有重要的参考价值。

关键词：沿面耐电表面动态电荷泡克尔斯效应针板电极工频交流

穿过不利散热区域地下电力电缆周期负荷因数的研究

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高压电器 2022年第5期58卷 128-134,142页

作者：郑雁翎孙晓娟李维新冯元穆海宝宝鸡文理学院陕西宝鸡721016 西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

在实际电缆敷设时,由于受到环境条件的限制,电缆有时会穿过不利于散热的区域,此时电缆线路的周围环境为非均匀介质环境,在不利散热区电缆段的环境温度或者周围土壤热阻高于其线路的其他地方,导致处于此区电缆段导体成为热点,其会呈现电... 详细信息

在实际电缆敷设时,由于受到环境条件的限制,电缆有时会穿过不利于散热的区域,此时电缆线路的周围环境为非均匀介质环境,在不利散热区电缆段的环境温度或者周围土壤热阻高于其线路的其他地方,导致处于此区电缆段导体成为热点,其会呈现电流峰值,从而会影响整条线路的载流量。文中通过分析电缆周围介质不同的热特性,且考虑电缆线路存在轴向热流,建立了不利散热区的电缆离散的空间三维热路模型;基于标准IEC 60287和IEC 60853电缆载流量的计算,提出不利散热区电缆周期负荷因数的计算方法,从而获得电缆日(24 h)周期内允许电流峰值。经过MATLAB软件进行计算仿真后,得到沿电缆轴向的导体温升分布值。结果显示:处于不利散热区的电缆段在周期负荷运行时,会使电缆线路载流量的峰值降低,本例敷设条件下,三回路YJV8.7/10kV 3×300电缆载流量降低达30%左右。通过文中的修正计算,将会为地下电缆安全可靠的运行及电力部门工作人员解决相关问题提供了一种有效的参考。

关键词：电力电缆排管敷设周期负荷因数温升不利散热区