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SF/N混合气体与纯SF气体局部放电统计特性差异对比分析

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高电压技术 2024年

作者：柳玉洁任明王凯陈旭王腾腾董明西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室

SF6/N2混合气体绝缘开关设备已逐渐规模化应用，然而目前的运维经验多来自纯SF6气体绝缘设备，如何对SF6/N2气体绝缘设备进行差异化运维成为即将面临的现实问题。因此，本文开展SF6/N2与纯SF6气体典型缺陷局部放电统计特性的差异化对比... 详细信息

SF6/N2混合气体绝缘开关设备已逐渐规模化应用，然而目前的运维经验多来自纯SF6气体绝缘设备，如何对SF6/N2气体绝缘设备进行差异化运维成为即将面临的现实问题。因此，本文开展SF6/N2与纯SF6气体典型缺陷局部放电统计特性的差异化对比分析。首先测量两种气体在三结合点、悬浮电位和尖端凸起缺陷下的全过程放电信号；然后对比两者局部放电活跃性、相位图谱、特征参量等统计行为的差异，分析了诊断模型训练迁移的可行性。结果表明，SF6/N2在典型缺陷下的放电起始电压分别降低为SF6中的50%、48%和82%；两种气体绝缘系统在放电相位图谱、统计特征参量及放电强度方面差异显著，应高度重视混合气中放电强度不高却处于快速发展中的放电情形；且原有的SF6诊断算法无法实现到混合气体中的有效迁移，有必要针对SF6/N2典型缺陷放电诊断建立专用化数据库。基于上述研究，本文最终确立了适用于SF6/N2混合气体典型缺陷放电的跟踪预警方法，为环保型气体绝缘开关设备内部放电的诊断和检修决策提供依据。

关键词： SF /N 气体绝缘典型缺陷局部放电绝缘诊断

基于超分辨率最小均方广义互相关算法的局部放电超声定位方法

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电网技术 2024年

作者：关宇董明常昊鑫张崇兴任明西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室

时间差估计是局部放电定位的重要一环，现有算法受限于采样设备采样率，会产生无法忽略的系统误差，进而使定位误差过大。为了解决上述问题，该文提出了超分辨率最小均方广义互相关(Super Resolution Least Mean Square Generalized Cro... 详细信息

时间差估计是局部放电定位的重要一环，现有算法受限于采样设备采样率，会产生无法忽略的系统误差，进而使定位误差过大。为了解决上述问题，该文提出了超分辨率最小均方广义互相关(Super Resolution Least Mean Square Generalized Cross Correlation， SR-LMS-GCC)时间差估计算法，使时间差估计的结果突破采样率的限制，能更精确地估算两信号之间的时间差。首先对离散时间信号的广义互相关进行改进，通过频率调整扩展了频谱，能够有效提高时间差估计的时间分辨率。为解决真实时间差溢出时间差估计区间的问题，提出了多级交叉互相关器的框架，并与自适应广义互相关时间差估计方法结合起来，提出了SR-LMS-GCC算法，并通过仿真讨论了算法参数的设置规则。最后通过实验验证，SR-LMS-GCC算法在时间差估计和定位准确度方面的比传统的受分辨率限制的算法均提升了85%以上。

关键词：时间差估计超分辨率局部放电超声定位

形状记忆环氧材料漏电流抑制技术及耐辐照性能提升方法

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西安交通大学学报 2024年

作者：王双李敬李晨阳李敏曾令军毛佳乐陈玉成永红西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室

针对航天器空间可展开结构用形状记忆聚合物材料在空间辐照环境中电荷输运性能发生变化时易产生漏电流，从而造成结构器件劣化、击穿，甚至影响航天器正常运行的问题，从高分子三维网状结构设计角度出发，提出一种形状记忆聚合物辐照感... 详细信息

针对航天器空间可展开结构用形状记忆聚合物材料在空间辐照环境中电荷输运性能发生变化时易产生漏电流，从而造成结构器件劣化、击穿，甚至影响航天器正常运行的问题，从高分子三维网状结构设计角度出发，提出一种形状记忆聚合物辐照感应漏电流抑制方法，实现了形状记忆聚合物的性能提升，能够指导空间可展开结构材料的选型和设计。基于常用的双酚A环氧树脂材料，通过引入不同官能度和配比的固化剂调控其高分子三维网状结构，获得了具有不同热力学性能的形状记忆环氧材料。采用X射线辐照感应电导率在线测试系统，表征了不同体系环氧材料在不同辐照功率下的漏电流演变情况。研究结果表明：相较于固化剂官能度为5的形状记忆环氧材料体系，固化剂官能度为6的材料体系的X射线辐照感应电导率随固化剂配比变化减小了约50%，即选择官能度相对较高的固化剂体系环氧材料，能够构建更加致密的高分子三维网状结构，可获得更加稳定的热力学和X射线辐照感应电导性能，更有利于抑制辐照感应漏电流，从而增强空间展开结构X射线辐照防护效果。

关键词：空间展开结构形状记忆聚合物空间辐照 X射线辐照感应电导率漏电流抑制技术

基于低压直流断路器的机械故障机理分析与特征提取技术研究

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高压电器 2024年第2期60卷 26-37页

作者：叶奕君郭嘉俊张子健吕文杰艾泽光崔鹏谭佳明杨爱军王小华荣命哲西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 华能河南中原燃气发电有限公司河南驻马店463000

直流断路器是轨道交通直流牵引供电系统的核心保护设备,是直流供电系统安全运行的保证,确保其稳定运行至关重要。文中针对直流牵引断路器机械结构特点,进行了断路器机械故障模拟实验,选取分合闸线圈电流及振动信号作为监测物理量,研究... 详细信息

直流断路器是轨道交通直流牵引供电系统的核心保护设备,是直流供电系统安全运行的保证,确保其稳定运行至关重要。文中针对直流牵引断路器机械结构特点,进行了断路器机械故障模拟实验,选取分合闸线圈电流及振动信号作为监测物理量,研究其机械故障机理与特征提取方法。研制信号采集硬件装置,搭建直流断路器机械故障模拟实验平台,模拟6种常见的机械故障。采集不同故障下的线圈电流及振动信号进行特征提取后进行故障机理分析,为低压直流断路器机械故障诊断提供理论支撑。

关键词：直流断路器机械故障电流信号振动信号特征提取

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266 nm紫外弱聚焦激光触发伪火花开关研究

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强激光与粒子束 2024年

作者：聂少豪孙国祥余锟浩袁琪丁卫东王霞西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室

当前对于光触发伪火花开关的研究主要集中在使用紫外激光触发，触发物理机制普遍认为是光电发射。然而，当紫外弱聚焦激光在低电场环境中照射光电材料（靶材）时，由光电发射产生的种子电子非常有限。为了进一步揭示紫外弱聚焦激光触发... 详细信息

当前对于光触发伪火花开关的研究主要集中在使用紫外激光触发，触发物理机制普遍认为是光电发射。然而，当紫外弱聚焦激光在低电场环境中照射光电材料（靶材）时，由光电发射产生的种子电子非常有限。为了进一步揭示紫外弱聚焦激光触发物理机制，利用266 nm紫外弱聚焦激光，搭建了开关测试实验平台和种子电子测试实验平台，研究了激光能量、开关电压、气压、靶材料、触发位置对开关触发特性的影响，分析了种子电子的来源和对触发开关的贡献。研究结果表明，在阴极背面孔边缘触发时，光电发射产生的瞬发电子不是种子电子的主要来源，与烧蚀等离子有关的超快电子才是。因此，当在阴极背面孔边缘触发时，密度和熔沸点低，易烧蚀的材料更适合作为紫外弱聚焦激光触发伪火花开关的靶材。经测试，当在阴极背面孔边缘触发，工作电压为-15 kV，气压为80 Pa（氦气）时，以镁为靶材的开关能实现稳定触发导通的最低激光能量为2 mJ，远低于铜（6 mJ）和钼（8 mJ）。此外，在上述相同条件下，激光在开关阴极孔内壁触发时，触发时延和抖动分别为36.9 ns和1.41 ns，远低于在阴极背面孔边缘触发时的时延和抖动（116.4 ns和5.39 ns）。

关键词：紫外弱聚焦激光伪火花开关触发特性超快电子靶材料

变压器绝缘缺陷放电发展特性及检测方法研究现状及展望

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高电压技术 2024年第10期 4297-4314页

作者：汲胜昌赵德华贾云飞丘子诚罗迅李斯盟西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室

变压器爆燃事故的发生大多源于其内部绝缘缺陷的局部放电，并逐渐发展至火花放电和电弧放电，造成巨大的经济损失。研究内部放电信号特征及其快速检测方法对保障电力变压器安全可靠运行具有重要意义。国内外学者围绕变压器内部绝缘缺陷... 详细信息

变压器爆燃事故的发生大多源于其内部绝缘缺陷的局部放电，并逐渐发展至火花放电和电弧放电，造成巨大的经济损失。研究内部放电信号特征及其快速检测方法对保障电力变压器安全可靠运行具有重要意义。国内外学者围绕变压器内部绝缘缺陷放电特性及检测方法开展了大量研究工作。为此从局部放电、火花放电和电弧放电3个阶段综述了相关研究成果，对不同放电发展阶段的脉冲电流、电磁波、声、光以及化学产物等理化特性进行了总结分析，同时概述了基于不同信号的检测方法和对检测设备的要求，并对比了不同检测方法的优缺点，最后提出了对于变压器绝缘缺陷放电发展检测的研究展望。该文对进一步深入研究油中放电信号特征提取、快速检测以及变压器主动保护技术具有指导意义。

关键词：变压器放电阶段信号特性检测方法快速检测

并联电容对真空灭弧室内部电位分布的改善作用研究

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电工技术学报 2024年

作者：李元钊丁健刚刘志远耿英三王建华西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室

真空灭弧室的绝缘水平是影响其性能和可靠性的一个关键因素。现有研究发现，真空灭弧室放入接地金属外壳内，受对地杂散电容的影响，屏蔽罩电位会出现偏移现象，导致灭弧室绝缘水平下降。针对该问题，本文通过建立真空灭弧室等效电路模... 详细信息

真空灭弧室的绝缘水平是影响其性能和可靠性的一个关键因素。现有研究发现，真空灭弧室放入接地金属外壳内，受对地杂散电容的影响，屏蔽罩电位会出现偏移现象，导致灭弧室绝缘水平下降。针对该问题，本文通过建立真空灭弧室等效电路模型，研究了通过并联电容调整屏蔽罩电位对灭弧室内部电位分布的改善作用，并通过实验测量了真空灭弧室屏蔽罩悬浮电位，验证了并联电容方法的改善作用。研究结果表明，真空灭弧室的杂散电容约为十几皮法量级，通过为灭弧室并联百皮法量级的电容，可以有效改善其内部的电位偏移现象。实验中所测量的真空灭弧室在自然状态下，其主屏蔽罩电位约为34%总电压，对该灭弧室并联500pF电容，可将其主屏蔽罩电位调整至49%总电压。此外，针对具有多级悬浮屏蔽罩结构的真空灭弧室，提出并对比了两种电容并联方案的差异，得到只调整主屏蔽罩电位的电容并联方式是更为理想的选择。

关键词：真空灭弧室屏蔽罩悬浮电位并联电容非接触式测量

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变压器内部电弧故障快速检测方法研究与对比

高电压技术 2024年第5期50卷 2158-2165页

作者：贾云飞贾双瑞罗迅汲胜昌李斯盟西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

变压器内部短路电弧故障是变压器最危险、最严重的故障,极有可能造成变压器油箱的形变和破裂,乃至变压器油的燃烧与爆炸,对人员生命安全、变电站财产安全、电网运行安全都造成了严重威胁。实现变压器内部短路电弧故障的快速检测有利于... 详细信息

变压器内部短路电弧故障是变压器最危险、最严重的故障,极有可能造成变压器油箱的形变和破裂,乃至变压器油的燃烧与爆炸,对人员生命安全、变电站财产安全、电网运行安全都造成了严重威胁。实现变压器内部短路电弧故障的快速检测有利于及时发出断路器分闸信号,从而缩短电弧燃弧时间,减小电弧能量,降低燃爆可能性。为寻找适用于电弧故障快速检测的信号及特征,首先搭建了基于电容电感串联谐振的油中工频大电流电弧实验平台,并实现了油中工频电弧的电压、电流、压力波、光、电磁脉冲、气泡形态等关键电弧特性的测量;发现压力波存在前期快速振荡-后期持续上升两阶段,光信号存在间隔约10 ms的脉冲,电弧电流过零点时必定会产生电磁脉冲,上述压力波、光和电磁脉冲3种信号及其特性有望应用于变压器内部短路电弧故障的快速检测;最后对比了这3种故障检测方法的优缺点,并指出这些方法在工程实际应用前急需进一步解决的问题。

关键词：变压器内部短路故障工频电弧油中电弧故障检测压力波光信号电磁脉冲

基于支持向量机与特征降维的直流断路器机械故障诊断技术研究

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高压电器 2024年第2期60卷 51-61页

作者：夏加富叶奕君郭嘉俊谭佳明杨爱军王小华荣命哲武汉船用电力推进装置研究所武汉430064 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

直流断路器机械故障诊断算法是直流断路器机械状态在线监测系统的核心部分。文中进行了直流断路器机械故障模拟实验,采集不同故障下的线圈电流及振动信号,对其进行特征提取后,将电流特征、振动短时能量特征、小波包频带能量特征排列组合... 详细信息

直流断路器机械故障诊断算法是直流断路器机械状态在线监测系统的核心部分。文中进行了直流断路器机械故障模拟实验,采集不同故障下的线圈电流及振动信号,对其进行特征提取后,将电流特征、振动短时能量特征、小波包频带能量特征排列组合,利用支持向量机构建故障诊断模型。文中使用主成分分析法及Relief⁃F算法对不同特征组合降维,进一步分析特征组合降维后的诊断效果,并通过K⁃Fold交叉验证算法评估单一特征和特征组合训练输出的诊断模型选取分类性能最优的诊断模型。

关键词：直流断路器机械故障诊断支持向量机特征降维交叉验证

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