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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

油纸绝缘场致动态参数对换流变端部电场计算结果的影响

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中国电机工程学报 2022年第5期42卷 1701-1712页

作者：池明赫王倩罗青林张潮海刘骥关毅陈庆国工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080 特变电工股份有限公司新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州750306 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150006

换流变压器在运行时,油纸绝缘的介电参数受温度、场强影响处于动态变化中。然而传统工程设计通常忽略高温高场强的影响,将常温低电场下获得的材料参数用于电场计算。通过建立换流变阀侧绕组模型,利用不同温度、场强下油纸绝缘介电参数... 详细信息

换流变压器在运行时,油纸绝缘的介电参数受温度、场强影响处于动态变化中。然而传统工程设计通常忽略高温高场强的影响,将常温低电场下获得的材料参数用于电场计算。通过建立换流变阀侧绕组模型,利用不同温度、场强下油纸绝缘介电参数的实测数据进行仿真计算,对比研究常温低场强下的参数与实际运行温度、场强下的动态参数对电场分布的影响。研究结果表明:将定值参数用于计算电场较实际情况存在较大的设计裕度。

关键词：油纸绝缘温度电场强度动态参数电场分布过渡时间

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油纸绝缘典型缺陷局放特性及缺陷类型识别

电机与控制学报 2022年第2期26卷 121-130页

作者：池明赫夏若淳罗青林张潮海曹津铭关毅陈庆国哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点试验室黑龙江哈尔滨150080 特变电工股份有限公司新疆昌吉750306 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150006

针对油浸式变压器纸质绝缘件内部缺陷导致局部放电和绝缘劣化的问题,结合三种典型缺陷纸板的局部放电图谱信号和深层神经网络的手段提出一种缺陷识别方法。根据不同类型油浸式变压器纸质绝缘件局部放电图谱信号的特点确定图谱的统计参... 详细信息

针对油浸式变压器纸质绝缘件内部缺陷导致局部放电和绝缘劣化的问题,结合三种典型缺陷纸板的局部放电图谱信号和深层神经网络的手段提出一种缺陷识别方法。根据不同类型油浸式变压器纸质绝缘件局部放电图谱信号的特点确定图谱的统计参数作为特征量。分析对比深层神经网络不同参数对识别效果的影响,寻找最优的深层神经网络结构。通过各类局部放电信号的特征量和深层神经网络来进行局部放电模式识别。研究结果表明:统计参数能够表征局部放电图谱信号的分布特征,优化深层神经网络可以提高模型的收敛速度和准确度。局部放电图谱信号的统计参数和深层神经网络相结合能够识别不同类型下油浸式变压器纸质绝缘件内部缺陷的局部放电信号,识别结果高于K-邻近法、支持向量机与反向传播神经网络。

关键词：油纸绝缘局部放电深层神经网络模式识别缺陷

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油纸绝缘层间气泡局部放电演化特性

高电压技术 2024年第5期50卷 2217-2224页

作者：周俊杰吴治诚张乔根张锐倪鹤立贺林西安交通大学电气工程学院西安710049 国网上海市电力公司电力科学研究院上海200437

在变压器内部电、热多重应力作用下,油纸绝缘匝间易产生气泡诱发局部放电,威胁变压器的安全运行。文中采用脉冲电流法研究油纸绝缘层间气泡局部放电的演化特性,掌握局部放电演化与气泡缺陷劣化的关联。结果表明,根据局部放电平均放电量... 详细信息

在变压器内部电、热多重应力作用下,油纸绝缘匝间易产生气泡诱发局部放电,威胁变压器的安全运行。文中采用脉冲电流法研究油纸绝缘层间气泡局部放电的演化特性,掌握局部放电演化与气泡缺陷劣化的关联。结果表明,根据局部放电平均放电量(Q)、放电重复率(N)、局部放电相位谱图(PRPD)随时间的变化规律,气泡局部放电演化可分为起始、过渡和稳定3个阶段。通过改变加压时间和气泡位置,以及分析局部放电持续不同时间后气泡内部气体含量的变化,研究局部放电演化机制,发现起始阶段图谱特征产生的原因为绝缘纸表面电荷的积累,而过渡阶段的演化则源于以氧气为代表的电负性气体在局部放电持续作用下消耗殆尽,使得气泡内的放电模式发生改变。此外,气泡所处层间位置、气泡高度以及面积对放电量和重复率影响显著。定量结果表明:局部放电剧烈程度与气泡缺陷参数正相关,可以通过局部放电评估缺陷的劣化程度。研究揭示了层间气泡局部放电的演化规律及影响因素,能够为变压器油纸绝缘状态评估提供参考。

关键词：油纸绝缘层间气泡局部放电演化特性气泡参数

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油纸绝缘新型老化表征物研究进展与展望

中国电机工程学报 2021年第21期41卷 7517-7528页

作者：王健一刘雪丽孙建涛汪可王兆伟白松刘俊陆家榆中国电力科学研究院有限公司北京市100192

油浸式电力变压器作为电网的核心设备,其绝缘性能和运行状况直接影响电网的安全与稳定。油纸绝缘系统在变压器的长期运行过程中会发生老化降解,使得变压器绝缘可靠性逐渐降低。随着对变压器绝缘老化状态评估要求的日趋精确和现代检测技... 详细信息

油浸式电力变压器作为电网的核心设备,其绝缘性能和运行状况直接影响电网的安全与稳定。油纸绝缘系统在变压器的长期运行过程中会发生老化降解,使得变压器绝缘可靠性逐渐降低。随着对变压器绝缘老化状态评估要求的日趋精确和现代检测技术的不断发展,越来越多的新型老化表征物及其检测分析方法涌现出来。该文首先详细分析以降解产物为特征量的变压器油纸绝缘老化状态的传统表征物及其应用方法,如油中糠醛、CO和CO_(2)。之后,对国内外电力变压器油纸绝缘新型老化表征物研究进展进行综述,分析新型老化表征物研究的关键推动因素,并总结正在研究中的油纸绝缘新型老化表征物如甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、有机酸等,剖析各种表征物在不同老化阶段的特征及与老化程度的相关性,归纳不同特征物的检测手段。在此基础上,提出亟待解决的关键问题,如现阶段实际应用中判据的制定仍需深入研究等,并对后续新型表征物在变压器油浸绝缘纸老化评估方面的前景做出展望。

关键词：电力变压器油纸绝缘老化表征物检测方法

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连续雷电冲击下的变压器油纸绝缘老化特性

高电压技术 2023年第5期49卷 1958-1966页

作者：程祥陶霰韬叶刚陈俊豪常航瑞李涛长江大学电工电子国家级教学示范中心荆州434023 中国电力科学研究院有限公司武汉430074 国网湖北省电力有限公司荆州供电公司荆州434006

随着气候的持续变暖,雷暴极端天气频繁出现,变压器面临连续雷电冲击电压的威胁,导致变压器油纸绝缘受损,运行存在安全风险。为了模拟变压器在极端雷暴环境下的运行状况,搭建了雷电冲击试验平台,并通过对油纸绝缘模型施加不同次数的雷电... 详细信息

随着气候的持续变暖,雷暴极端天气频繁出现,变压器面临连续雷电冲击电压的威胁,导致变压器油纸绝缘受损,运行存在安全风险。为了模拟变压器在极端雷暴环境下的运行状况,搭建了雷电冲击试验平台,并通过对油纸绝缘模型施加不同次数的雷电冲击电压,研究连续雷电冲击电压作用对油纸绝缘老化特性的影响。对受到不同雷电冲击次数的样品进行了极化/去极化电流测试,并利用扫描电镜观测了绝缘纸的微观形态变化,开展了绝缘纸抗拉强度测试和绝缘油微水含量测量。随后,分析了纤维结构的变化对绝缘纸应力-应变的影响,利用id(t)t–lnt曲线获得了去极化陷阱能级密度谱,并对陷阱能级、密度随老化程度的变化规律进行了分析。结果表明,随着雷电冲击次数的增加,绝缘纸的纤维结构劣化程度加深,应力峰值下降,油纸绝缘的极化、去极化电流曲线以及去极化陷阱曲线均上移,去极化陷阱密度曲线峰值和峰值时间常数增加。应力峰值的下降是绝缘纸纤维劣化的宏观体现,去极化陷阱曲线峰值和峰值时间常数可以作为油纸绝缘在雷电冲击作用下的老化特征量。

关键词：连续雷电冲击油纸绝缘极化/去极化电流抗拉强度陷阱

直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电特性综述

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高电压技术 2023年第4期49卷 1645-1652页

作者：李原杨森鸿周浩周凯刘榆四川大学电气工程学院成都610065

换流变压器阀侧绕组长期处于直流电场分量作用下,其绝缘面临严重的纤维杂质成桥放电问题。对此,系统综述了直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电特性研究进展。首先论述了纤维杂质在电、热、流场作用下的生成机制,指出电场下的空间电荷... 详细信息

换流变压器阀侧绕组长期处于直流电场分量作用下,其绝缘面临严重的纤维杂质成桥放电问题。对此,系统综述了直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电特性研究进展。首先论述了纤维杂质在电、热、流场作用下的生成机制,指出电场下的空间电荷作用及电场力作用、热场下的热裂解及氧化裂解、流场下的分子振动均可能导致纤维脱落而形成杂质;其次探讨了油中自由纤维杂质迁移规律,提出纤维杂质运动过程主要考虑重力、浮力、库伦力、介电泳力及粘滞阻力的影响,且直流电场作用是纤维杂质成桥的必要条件;随后介绍了直流电压作用下纤维杂质诱发油中放电机理,指出纤维杂质易与水构成“核壳”高电导结构,并以直接场畸变效应及亚稳态液体成核气化效应诱发油中放电。在此基础上,提出目前直流电压下油纸绝缘纤维杂质成桥放电研究亟待解决的关键科学问题,即探究电、热、流多场协同作用下的纤维素分子链断裂机理,揭示纤维杂质动力学行为特征对油中电荷行为的影响规律。

关键词：换流变压器直流电场油纸绝缘纤维杂质放电机理

复杂运行条件下非均匀老化油纸绝缘典型电场变化特性

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高电压技术 2024年第4期50卷 1731-1741页

作者：梁一霖张明泽刘骥雷胜杰贾海峰李璐哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院哈尔滨150030

油纸绝缘作为变压器的主要绝缘部分,长期运行后变压器主绝缘发生的非均匀老化现象,在复杂运行条件下(环境温度、受潮情况,电压类型)将导致工况运行时主绝缘内的电场分布发生变化,因此明确工况运行下非均匀老化油纸绝缘内特征位点(最大... 详细信息

油纸绝缘作为变压器的主要绝缘部分,长期运行后变压器主绝缘发生的非均匀老化现象,在复杂运行条件下(环境温度、受潮情况,电压类型)将导致工况运行时主绝缘内的电场分布发生变化,因此明确工况运行下非均匀老化油纸绝缘内特征位点(最大场强处)电场的变化特性至关重要。通过开展不同老化、受潮程度油纸绝缘材料的介电参数测试,明确了老化后油纸绝缘材料的工频介电常数、直流电导率随着运行条件的变化规律,通过构建基于GA-BP神经网络的老化油纸绝缘材料介电参数模型,实现了非均匀老化油纸绝缘介电参数的多元非线性定量表征;同时考虑油浸纸板老化对油纸间水分平衡规律存在的影响,修正了非均匀老化油纸绝缘内的油纸水分分布,并根据典型非均匀老化主绝缘结构,构建了非均匀老化油纸绝缘典型电场分布模型;最后,考虑到当前特高压电网中,区别于普通交流变压器绝缘所承担的交流电压,换流变压器阀侧绕组承担的电压中含有较高的直流分量,导致其面对的更高的绝缘水平要求。通过分别设定两种外施电压,并在复杂运行条件下,针对不同非均匀老化阶段的油纸绝缘模型的典型电场分布进行仿真计算,揭示了非均匀老化油纸绝缘电场变化特性,明确了实际运行中应加以注意的运行工况,为变压器的运维策略提供了重要的理论支撑。

关键词：油纸绝缘非均匀老化非线性介电性能电场变化特性交直流复合电场

直流电压下油纸绝缘纤维杂质迁移运动特性及动力分析模型

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高电压技术 2024年第4期50卷 1714-1722页

作者：杨森鸿李原林思衍袁豪周凯伍亚萍四川大学电气工程学院成都610065

换流变压器阀侧绕组运行过程中长期承受直流电场分量,其内部纤维杂质易积聚成桥,严重影响复合绝缘性能。为此,探究了直流电压下油纸绝缘纤维杂质迁移运动特性,对其轨迹、速度、偏移距离等特征参数进行了定量分析。在此基础上,建立了直... 详细信息

换流变压器阀侧绕组运行过程中长期承受直流电场分量,其内部纤维杂质易积聚成桥,严重影响复合绝缘性能。为此,探究了直流电压下油纸绝缘纤维杂质迁移运动特性,对其轨迹、速度、偏移距离等特征参数进行了定量分析。在此基础上,建立了直流电压下纤维杂质动力分析模型,还原了纤维杂质的整个运动轨迹,并定量解释了其运动过程中速度及偏移距离变化的动力学机制。结果表明:球板电极下,单个纤维杂质在电极间往复运动,同时向强场区域水平迁移。其单次运动周期分为“抬升”、“上升”、“下降”3个阶段,最大运动速度可达10^(2)mm/s量级。随加压时间增加,油中纤维杂质在强场区域积聚为杂质小桥,小桥间因同号电荷相斥最终呈现中间密集而边缘稀疏的形态特征。仿真研究纤维杂质迁移运动特性,发现其“上升”阶段运动速度先急速增大再缓慢增加,“下降”阶段速度则先急剧增大至极大值而后逐渐减小,最大加速度可达10^(2)m/s^(2)量级。进一步地,纤维杂质运动过程中水平方向偏移距离随碰撞次数增加逐渐减小,其关系服从指数函数。以上研究可明确直流电压下纤维杂质全运动过程,实现杂质动力学特征定量计算,为后续纤维杂质绝缘危害性评估工作提供理论依据。

关键词：油纸绝缘纤维杂质迁移运动有限元动力学模型