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针板电极下酯类绝缘油放电特性及产气规律研究

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电网技术 2024年第1期48卷 405-415页

作者：邢亚东董明刘阳胡一卓李青徐阳电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

酯类绝缘油在电力系统中的应用越来越广泛,其放电特性和产气规律与传统矿物油存在一定差异。为了研究酯类绝缘油变压器在放电故障发展过程中的放电特性和产气规律,该文以天然酯、改性酯以及合成酯为研究对象,搭建了油纸绝缘放电故障模... 详细信息

酯类绝缘油在电力系统中的应用越来越广泛,其放电特性和产气规律与传统矿物油存在一定差异。为了研究酯类绝缘油变压器在放电故障发展过程中的放电特性和产气规律,该文以天然酯、改性酯以及合成酯为研究对象,搭建了油纸绝缘放电故障模拟试验平台,采用恒压法进行重复性试验,采集放电发展过程中的放电特征参量,并同时采集试验油样进行油中溶解气体分析。结果表明,酯类绝缘油放电脉冲幅值较高,脉冲重复率较低,其放电发展过程中所释放的能量较大;相同电应力作用下,酯类绝缘油易产生较多的气体产物,其中CO、C_(2)H_(6)和C_(2)H_(2)含量较多,尤其是天然酯FR3;根据放电统计特征参量和油中溶解气体产物可将整个放电过程划分为放电起始阶段、放电发展阶段以及预击穿阶段,其可为酯类绝缘油变压器故障诊断提供一定依据。

关键词：酯类绝缘油油纸绝缘放电特性油中溶解气体发展规律

低温温度梯度下环氧玻璃纤维材料表面电荷积聚行为及其对沿面闪络特性的影响

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高电压技术 2023年第2期49卷 554-564页

作者：宋波任明陈跃胡一卓柳玉洁董明西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

超导能源管道终端由于其特殊的运行环境,终端用绝缘材料在承受高电场的同时,也承受着近百摄氏度的低温温度梯度。为此基于超导电缆终端常用绝缘材料——环氧玻璃纤维材料,研究了低温温度梯度下绝缘材料表面电荷积聚特性及其对沿面闪络... 详细信息

超导能源管道终端由于其特殊的运行环境,终端用绝缘材料在承受高电场的同时,也承受着近百摄氏度的低温温度梯度。为此基于超导电缆终端常用绝缘材料——环氧玻璃纤维材料,研究了低温温度梯度下绝缘材料表面电荷积聚特性及其对沿面闪络特性的影响机制。首先测量了环氧玻璃纤维材料在不同温度以及不同温度梯度下的沿面闪络特性;随后利用仿真软件建立了绝缘材料气-固界面的电荷迁移模型,分析了不同温度以及不同温度梯度对材料表面电荷积聚特性和表面电场分布特性的影响;最后结合试验结果与仿真结果,提出了低温温度梯度对绝缘材料沿面闪络的影响机制。试验结果表明:当温差ΔT=100K时,绝缘材料表面的局部放电起始电压与闪络强度分别为无温度梯度时的74.0%和75.9%。而仿真结果显示,低温温度梯度下绝缘材料表面电荷积聚现象明显,表面最高电场强度可达到不存在温度梯度时的10倍左右。因此,温度梯度下材料表面电荷积聚以及电场的畸变被认为是造成绝缘材料沿面绝缘强度下降的重要原因。该研究有助于理解低温温度梯度下材料表面电荷积聚特性及其对电场分布和闪络电压的影响机制,对低温下绝缘材料的绝缘特性研究以及绝缘优化设计具有重要意义。

关键词：超导电缆终端温度梯度表面电荷积聚沿面闪络低温绝缘

考虑绝缘老化或受潮的变压器绕组变形判据优化

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电网技术 2020年第6期44卷 2361-2368页

作者：胡一卓谢佳成李金忠徐广昊董明电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

频率响应分析法是检测变压器绕组变形的重要手段。研究表明,绝缘老化或受潮会对变压器绕组频率响应测试结果产生影响,进而导致绕组变形的诊断中存在误判的可能,然而这一问题目前并没有较好的解决方法。以绝缘老化或受潮情况下的绕组变... 详细信息

频率响应分析法是检测变压器绕组变形的重要手段。研究表明,绝缘老化或受潮会对变压器绕组频率响应测试结果产生影响,进而导致绕组变形的诊断中存在误判的可能,然而这一问题目前并没有较好的解决方法。以绝缘老化或受潮情况下的绕组变形诊断判据的优化方法为中心,首先通过油纸绝缘的受潮和老化试验与频率响应仿真相结合的方法,获得了不同受潮和老化程度下的绕组频率响应曲线;其次计算了绝缘老化或受潮情况下的相关系数R,根据相应的判据进行了绕组变形的初步判断;最后提出了2种判据优化方法。研究结果表明,在利用相关系数R判据对变压器绕组变形进行诊断时,绝缘老化或受潮均可能导致误判。通过调整相关系数R判据的频率范围,可以避免特定接线方式下的绕组变形误判;通过引入基于电容变化率的辅助判据,可降低绝缘老化或受潮引起绕组变形误判的可能性。

关键词：频率响应老化或受潮绕组变形故障诊断判据优化

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不同放电能量下酯类绝缘油的产气差异性分析

中国电机工程学报 2023年第15期43卷 6099-6111页

作者：邢亚东董明刘阳胡一卓余家赫席英杰徐阳电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

酯类绝缘油作为一种环境友好型绝缘液,在电力变压器中的应用越来越广泛。但不同酯类绝缘油的理化、电气特性具有显著的差异,在相同故障下其产气规律也有一定的区别。该文以天然酯、改性酯以及合成酯为研究对象,研究其在不同放电能量下... 详细信息

酯类绝缘油作为一种环境友好型绝缘液,在电力变压器中的应用越来越广泛。但不同酯类绝缘油的理化、电气特性具有显著的差异,在相同故障下其产气规律也有一定的区别。该文以天然酯、改性酯以及合成酯为研究对象,研究其在不同放电能量下的产气规律与产气差异,并将特征气体含量与放电能量进行关联性分析。结果表明,不同酯类绝缘油的产气规律具有一定差异,天然酯绝缘油易产生更多的H_(2)和C_(2)H_(6),改性酯和合成酯绝缘油易产生较多的C_(2)H_(4)和C_(2)H_(2),绝缘油的分子结构和特征气体的溶解特性差异是影响油中溶解气体的主要原因;随着放电能量的增加,H_(2)、CH_(4)和C_(2)H_(6)占比呈现下降趋势,C_(2)H_(2)、C_(2)H_(4)以及CO占比呈现上升趋势;通过特征气体的单位焦耳产气量、C_(2)H_(2)/H_(2)比值以及CO含量可以定性判断放电故障的严重程度。结果可为酯类绝缘油变压器的状态诊断提供参考。

关键词：酯类绝缘油溶解气体放电能量差异性分析

基于改进降噪自编码器与稠密连接网络的局部放电声信号模式识别

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高电压技术 2024年

作者：关宇董明王腾腾刘胤康胡一卓金凯电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 西安合容电力设备有限公司

针对变电站开放空间中现场噪声显著及随机性强等特点，本文提出了基于改进降噪自编码器与稠密连接网络的局部放电声学模式识别方法。首先将局部放电声信号提取特征频段；通过建立改进降噪自编码器提取信号的潜在特征；之后采用格拉姆角... 详细信息

针对变电站开放空间中现场噪声显著及随机性强等特点，本文提出了基于改进降噪自编码器与稠密连接网络的局部放电声学模式识别方法。首先将局部放电声信号提取特征频段；通过建立改进降噪自编码器提取信号的潜在特征；之后采用格拉姆角场变换将潜在特征序列二维化，建立局部放电特征图谱数据集；在此基础上，构建了稠密连接网络辨识模型对局部放电声信号图谱进行模式识别，在随机低信噪比条件下实现了局部放电类型的准确识别与诊断。由压电式声传感器采集了4种典型缺陷电极模型的局部放电声信号，并对随机低信噪比的局部放电声信号进行模式识别。结果表明，与直接采用局部放电声学数据构建识别模型、采用传统降噪自编码器进行数据降维等方法相比较，本文方法模式识别准确度更高，可达到98.6%。

关键词：局部放电声学信号模式识别降噪自编码器稠密连接网络

油纸绝缘沿面放电多物理信号发展规律及阶段特征

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中国电机工程学报 2023年第4期43卷 1611-1621页

作者：刘阳董明邢亚东胡一卓席英杰任明高旭泽电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古自治区呼和浩特市010020

为研究油纸绝缘沿面放电过程中相关物理量的变化规律,明确其与沿面放电发展阶段的关系,该文建立一套能够对放电过程中电、磁、声、光等多物理量进行同步测量的联合检测实验系统。实验对比不同检测方法的有效性,并获得沿面放电过程中多... 详细信息

为研究油纸绝缘沿面放电过程中相关物理量的变化规律,明确其与沿面放电发展阶段的关系,该文建立一套能够对放电过程中电、磁、声、光等多物理量进行同步测量的联合检测实验系统。实验对比不同检测方法的有效性,并获得沿面放电过程中多物理信号的发展规律。在此基础上,提取不同物理信号的特征参量,通过层次聚类法对沿面放电发展过程进行阶段划分,并给出相应的物理描述和阶段特征。结果表明:沿面放电缺陷下,不同检测方法的灵敏度存在差异,其中超声法的灵敏度最高;基于相应的多物理特征参量,通过聚类可以将沿面放电发展过程划分为放电起始阶段、放电发展阶段和预击穿阶段,整个过程的阶段变化与绝缘状态和电场分布有关;相比于传统单一手段的检测方法,综合利用多物理信号能够更有效地判断故障发展的严重程度。

关键词：油纸绝缘沿面放电多物理信号发展规律阶段划分

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纳米改性变压器油中载流子输运特性分析

电工技术学报 2020年第21期35卷 4597-4608页

作者：董明杨凯歌马馨逸胡一卓谢佳成徐广昊西安交通大学电气工程学院西安710049

将纳米颗粒添加到变压器油中形成纳米改性变压器油不仅可以改善变压器油的散热能力,还可以提高其绝缘水平。研究纳米改性变压器油的载流子输运特性,对纳米改性变压器油性能提升原因的解释和纳米改性机制理论的完善具有重要意义。该文首... 详细信息

将纳米颗粒添加到变压器油中形成纳米改性变压器油不仅可以改善变压器油的散热能力,还可以提高其绝缘水平。研究纳米改性变压器油的载流子输运特性,对纳米改性变压器油性能提升原因的解释和纳米改性机制理论的完善具有重要意义。该文首次对纳米改性变压器油在强电场下的电导电流进行测量,并对载流子输运特性进行分析。纳米改性变压器油在不同电场下载流子输运过程可分为三个阶段:欧姆电阻阶段、隧穿效应阶段和空间电荷限制电流饱和阶段。欧姆电阻阶段,纳米颗粒的加入,增加了载流子的数密度,使得电导电流增加;隧道效应阶段,载流子由液体中的离子和荷电胶粒转变为电极发射出的电子,电子电导起主导作用,随电场强度的增加,载流子迁移率逐渐增大。纳米颗粒的加入增加了界面势垒的厚度,减少了通过势垒进入界面区域的电子,且由于纳米颗粒对电子的捕获作用,增加了由欧姆阶段过渡到隧道效应阶段的电场强度,提高了绝缘强度;空间电荷限制电流饱和阶段,纳米颗粒的加入增加了变压器油的陷阱密度,降低了载流子的迁移率,抑制了放电的发生。

关键词：纳米改性变压器油载流子迁移欧姆效应隧道效应空间电荷限制电流

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聚合物绝缘材料多因子老化的研究现状与发展

电网技术 2020年第4期44卷 1276-1289页

作者：胡一卓董明谢佳成何文林汪可李金忠电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 国网浙江电力科学研究院浙江省杭州市310006 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

聚合物绝缘材料在电、热、机械等多种应力作用下会发生老化而导致绝缘性能下降,研究聚合物绝缘材料在多应力因子老化的理论及试验方法,对于预测剩余寿命和指导绝缘设计具有重要意义。首先对多因子老化的唯象和物理寿命模型进行了梳理和... 详细信息

聚合物绝缘材料在电、热、机械等多种应力作用下会发生老化而导致绝缘性能下降,研究聚合物绝缘材料在多应力因子老化的理论及试验方法,对于预测剩余寿命和指导绝缘设计具有重要意义。首先对多因子老化的唯象和物理寿命模型进行了梳理和对比,其次对多因子老化的试验方法进行了总结;然后简单讨论了协同效应在多因子老化中的作用;最后对聚合物材料多因子老化研究的发展趋势进行了讨论分析。寿命模型的对比表明,基于化学反应速率理论的电-热寿命模型适用于较低电场下,热应力为主的老化情况,基于失效概率理论的电-热寿命模型适用于较高电场下,电应力为主的老化情况;相比于唯像模型,物理模型考虑了材料的微观结构特性和具体老化机制,在预测剩余寿命和指导绝缘设计方面具有优势。以后的多因子老化研究中,应重点研究不同应力间的协同效应,及其引起的新的老化机制,将材料老化过程中宏观性能的变化和微观结构和物理机制联系起来,建立物理意义明确的寿命模型。

关键词：聚合物绝缘材料多因子老化寿命模型试验方法协同效应

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油纸绝缘宽频介电响应谱分析及等效模型研究

中国电机工程学报 2019年第23期39卷 7065-7073页

作者：胡一卓董明谢佳成徐广昊任明汪可张书琦电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

利用频谱模型对频域介电响应曲线进行解释,是介电响应技术在绝缘材料状态评估方面的常用手段。近年来,在油纸绝缘状态诊断方面,频域介电响应技术得到了广泛关注,但由于介电响应模型和频谱解释方法研究的不足,其进一步应用受到限制。以... 详细信息

利用频谱模型对频域介电响应曲线进行解释,是介电响应技术在绝缘材料状态评估方面的常用手段。近年来,在油纸绝缘状态诊断方面,频域介电响应技术得到了广泛关注,但由于介电响应模型和频谱解释方法研究的不足,其进一步应用受到限制。以油纸绝缘宽频介电响应的解谱分析和频谱模型研究为主要工作,在不同温度下的频域介电响应测量结果的基础上,分离出不同温度下的极化和电导过程的频谱曲线,对其温度特性进行分析和拟合,并结合热激励去极化电流,讨论各极化过程的类型和微观参数。结果表明,油纸绝缘宽频介电响应由电导过程及低频和高频极化过程构成,在此基础上提出相应的频谱模型,发现该模型的计算结果与实验结果吻合良好。

关键词：油纸绝缘频域介电响应解谱方法频谱模型