輸配電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)與故障診斷【文獻(xiàn)目錄】

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

基于Havriliak–Negami介電弛豫模型的油紙絕緣狀態(tài)評(píng)估

周利軍,李先浪,王東陽(yáng),江俊飛

摘 要:為了定量分析水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度及絕緣紙聚合度對(duì)油紙絕緣頻域介電譜的影響,將HN介電弛豫模型用于研究油紙絕緣頻域介電譜特性。采用復(fù)分析理論和幾何方法得到了HN介電弛豫模型實(shí)部、虛部與其模型參數(shù)的解析式。分別測(cè)試了5組不同水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度及聚合度油紙絕緣試樣的頻域介電譜,采用HN介電弛豫模型對(duì)介電頻譜進(jìn)行了計(jì)算擬合,并分析了水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度及聚合度對(duì)HN介電弛豫模型參數(shù)的影響。結(jié)果表明:弛豫時(shí)間常數(shù)與水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度、聚合度分別滿足對(duì)數(shù)線性關(guān)系、Arrhenius方程及線性關(guān)系;高頻介電常數(shù)及其與靜態(tài)介電常數(shù)之差隨著水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度、聚合度的增加而增大;形狀參數(shù)β隨著水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度的增加而增大,隨著聚合度增大而下降;形狀參數(shù)α的值均落于0.7~0.9之間。

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

多參數(shù)調(diào)節(jié)的超高頻局部放電信號(hào)模擬源研制

杜 林,劉順成,楊 賢,李 劍,吳 雄

摘 要:超高頻局部放電傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)需要穩(wěn)定的信號(hào)源,由于多種因素的影響,高壓模擬放電模型產(chǎn)生的超高頻局部放電信號(hào)存在放電參數(shù)不穩(wěn)定和不易調(diào)節(jié)的缺陷。因此根據(jù)超高頻信號(hào)的時(shí)頻特性,設(shè)計(jì)出了一種局部放電超高頻信號(hào)模擬源。該信號(hào)源由控制單元、信號(hào)合成單元、寬頻帶全向發(fā)射天線組成,控制單元產(chǎn)生能夠反映局部放電時(shí)頻特征和相位特征的信號(hào),通過(guò)幅值調(diào)制單元合成超高頻局部放電信號(hào),信號(hào)由天線發(fā)射。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該信號(hào)源能輸出連續(xù)穩(wěn)定的并具有工頻相位特征的電磁波信號(hào),信號(hào)的頻率范圍為0.3~1.5 GHz,輸出信號(hào)頻率、輸出功率及局部放電相位–放電量(φ-q)、相位–放電次數(shù)(φ-n)譜圖均可平滑調(diào)節(jié),輸出功率達(dá)25 dB,能有效模擬多種類型的局部放電超高頻信號(hào)。

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

CF3I在微水條件下的放電分解組分研究

張曉星,戴琦偉,韓曄飛,肖 淞

摘 要:CF3I可以作為SF6的替代氣體而應(yīng)用于各類氣體絕緣設(shè)備中,而H2O對(duì)CF3I放電分解組分的影響還鮮有研究。故通過(guò)密度泛函理論(DFT),對(duì)處于常溫常壓下含有微量水分的CF3I放電分解過(guò)程進(jìn)行仿真分析,以求完善CF3I的替代理論。首先,根據(jù)熱力學(xué)理論求得CF3I等主要分子的結(jié)構(gòu)模型,并在此模型的基礎(chǔ)上計(jì)算各個(gè)CF3I分解反應(yīng)進(jìn)行的難易程度,獲得CF3I分子最可能的分解途徑,并得到純CF3I氣體的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程;其次分析H2O在放電環(huán)境下生成OH?和H?的反應(yīng)路徑;最后探討在微水的影響下,CF3I與H2O在放電過(guò)程中可能發(fā)生的主要反應(yīng)及產(chǎn)生的主要產(chǎn)物。研究結(jié)果表明:CF3I直接吸附電子后分解成CF3?和I?所需吸收的能量是最少的,因此該途徑最為可行;H2O分解產(chǎn)生H?和OH?最少,分別需要吸收377.58 kJ/mol和488.29 kJ/mol;微水的存在使得分解組分多樣化和復(fù)雜化,破壞了CF3I自身的動(dòng)態(tài)平衡,由此降低CF3I氣體的局部放電起始電壓進(jìn)而減弱了其絕緣性能。

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

電容式電壓互感器的寬頻無(wú)源電路模型

梁貴書,杜欣宇,謝宇廷,荊永明

摘 要:針對(duì)電容式電壓互感器傳統(tǒng)模型在高頻時(shí)測(cè)量不夠準(zhǔn)確的問題,提出了一種對(duì)雙口導(dǎo)納參數(shù)先進(jìn)行“并項(xiàng)”再進(jìn)行“分項(xiàng)”的無(wú)源化處理方法,通過(guò)對(duì)一110 kV電容式電壓互感器進(jìn)行無(wú)源電路綜合,建立了一種能夠考慮雜散和頻變特性的電容式電壓互感器寬頻無(wú)源等效電路擴(kuò)展模型。該模型不含負(fù)值的電阻、電感和電容,具有良好的寬頻適應(yīng)性和可移植性,并開展了雷電沖擊實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,該模型的仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相符,首波峰值最大誤差為3.862%,驗(yàn)證了所提模型的有效性和建模方法的正確性。

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

基于光纖傳輸?shù)臍怏w絕緣開關(guān)設(shè)備局部放電超聲波檢測(cè)系統(tǒng)

劉云鵬,李巖松,黃世龍,趙 濤

摘 要:為了檢測(cè)和分析氣體絕緣開關(guān)(GIS)設(shè)備的絕緣狀態(tài),結(jié)合光纖傳輸技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù),設(shè)計(jì)了1套基于光纖傳輸和LabVIEW虛擬儀器的GIS局部放電超聲波檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)由超聲波傳感器、遠(yuǎn)端高速采集模塊、本地模塊和上位機(jī)軟件系統(tǒng)組成,應(yīng)用光纖傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)GIS局部放電信號(hào)的高速可靠采集。在準(zhǔn)確提取局放信號(hào)的基礎(chǔ)上,使用圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW 開發(fā)了上位機(jī)軟件系統(tǒng),上、下位機(jī)之間的通信通過(guò)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)GIS局部放電超聲波信號(hào),并可對(duì)局部放電信號(hào)的時(shí)域、頻域分布等信息進(jìn)行分析,定位故障位置。采用該系統(tǒng)在多個(gè)變電站進(jìn)行了實(shí)測(cè),結(jié)果表明該系統(tǒng)可以有效地檢測(cè)GIS局部放電。

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

基于ANSYS Workbench的變壓器繞組松動(dòng)分析及判定方法

馬宏忠,弓杰偉,李 凱,許洪華,周 宇

摘 要:為了判斷變壓器繞組松動(dòng)缺陷及進(jìn)行缺陷定位,通過(guò)分析變壓器不同位置處的振動(dòng)信號(hào)變化情況,提出基于ANSYS Workbench的繞組松動(dòng)缺陷診斷方法。將繪制的模型導(dǎo)入Workbench中進(jìn)行模態(tài)分析,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證模型的正確性。通過(guò)對(duì)模型施加正弦的加速度來(lái)進(jìn)行諧響應(yīng)分析,并根據(jù)繞組各相的頂部軸向和正面徑向的振動(dòng)信號(hào)變化設(shè)定松動(dòng)閾值。對(duì)變壓器進(jìn)行繞組松動(dòng)實(shí)驗(yàn),利用基頻分量占總分量的比例值相比于額定預(yù)緊力下的比例值的變化率來(lái)判斷繞組松動(dòng)相,可初步進(jìn)行繞組松動(dòng)缺陷定位。結(jié)果表明,試驗(yàn)變壓器的C相繞組頂部的基頻分量變化率大于頂部閾值0.78,且正面變化率大于正面閾值0.44,從而說(shuō)明C相繞組出現(xiàn)嚴(yán)重松動(dòng)。而正常相的頂部和正面的基頻分量變化率都要小于各位置處的松動(dòng)閾值,其中遠(yuǎn)離松動(dòng)相的繞組的變化率小于0.03,因此該方法可以進(jìn)行繞組松動(dòng)缺陷定位。

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

某省級(jí)電網(wǎng)220 kV及以上輸電線路故障統(tǒng)計(jì)與分析

陸佳政,周特軍,吳傳平,李 波,譚艷軍,朱 遠(yuǎn)

摘 要:針對(duì)目前已有的輸電線路故障原因不明確問題,提出了輸電線路故障分類方法,闡述了不同故障分類的特點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)了2005—2014年某省級(jí)電網(wǎng)輸電線路故障情況。并分析了該省氣溫與輸電線路冰災(zāi)故障的關(guān)系。分析了山火跳閘風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)間分布規(guī)律,闡述了持續(xù)干旱對(duì)輸電線路山火故障的推動(dòng)作用。結(jié)果表明,雷擊、山火、冰災(zāi)及外力破壞是影響輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素,凍雨持續(xù)日數(shù)是影響冰災(zāi)故障次數(shù)的關(guān)鍵因素;該省3—8月為輸電線路受雷電活動(dòng)影響較嚴(yán)重的月份,13:00—19:00是1 d中雷擊跳閘次數(shù)最多的時(shí)間段。最后,針對(duì)自然災(zāi)害輸電線路故障統(tǒng)計(jì)規(guī)律提出了從災(zāi)害預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、評(píng)估、處置等方面加強(qiáng)電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)新理論、新技術(shù)、新裝備的研發(fā)應(yīng)用的建議;針對(duì)非自然災(zāi)害輸電線路故障統(tǒng)計(jì)規(guī)律提出了強(qiáng)化監(jiān)管手段、提高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控能力的管理措施。

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

有源電子式電流互感器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

張秋雁,李紅斌,程含渺,肖 監(jiān),歐家祥,徐宏偉

摘 要:為及時(shí)發(fā)現(xiàn)有源電子式電流互感器的供能激光器是否已失效或?qū)⑹?研究了1種非接觸式在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。提出通過(guò)非接觸測(cè)量供能激光器所在合并單元的電源電流,結(jié)合當(dāng)前一次電流值作為判據(jù),采用Bayesian方法判別供能激光器的工作狀態(tài)。據(jù)此實(shí)現(xiàn)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在貴陽(yáng)三江110 kV變電站進(jìn)行了長(zhǎng)期運(yùn)行測(cè)試,獲取了供能激光器的運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行了分析。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示:所監(jiān)測(cè)的3臺(tái)電子式互感器中,第1臺(tái)互感器的供能激光器性能正在發(fā)生惡化,工作電流上升至初始電流的1.2倍,判斷處于即將失效狀態(tài);第2臺(tái)互感器的供能激光器的性能尚處正常狀態(tài);第3臺(tái)互感器的供能激光器在監(jiān)測(cè)開始后的第87天左右發(fā)生拒啟動(dòng)故障,與實(shí)際情況相符合。結(jié)果表明,該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境下能準(zhǔn)確識(shí)別激光器的工作狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)已失效的激光器,評(píng)估尚未失效的激光器的壽命。

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

支柱瓷絕緣子污層泄漏電流及干帶產(chǎn)生的邊界條件研究

袁 田,向鐵元,張 銳,周 軍,劉 翔

摘 要:為了研究瓷支柱絕緣子污層干帶產(chǎn)生的邊界條件,建立了污層泄漏電流觀測(cè)平臺(tái)。通過(guò)對(duì)24~110 kV瓷支柱絕緣子污穢試驗(yàn)(固體層法)泄漏電流的頻譜和霧室的溫度、濕度參數(shù)測(cè)量和分析基礎(chǔ)上,深入討論了污穢試驗(yàn)中污層干帶產(chǎn)生的邊界條件。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),通過(guò)4 000 Hz采樣頻率和頻段的計(jì)算方法可減少頻譜的偏頻和泄漏問題;當(dāng)初始濕度條件相近時(shí)(相對(duì)濕度55%~62%),干帶產(chǎn)生前一刻的諧波畸變率在0.1733~0.3345,相同灰密下(1.0 mg/cm2),鹽密同基波分量成正比;相同鹽密下(0.1 mg/cm2),灰密與霧室內(nèi)絕對(duì)濕度(等同于污層水分交換速率)成正比,并給出了趨勢(shì)曲線和擬合式。通過(guò)對(duì)污層頻譜測(cè)量發(fā)現(xiàn),污層中水分含量與泄漏電流相互制約,在干帶產(chǎn)生邊界前處于平衡中相互促進(jìn)狀態(tài),諧波畸變率(THD)可靈敏地反映污層的水量。當(dāng)干帶產(chǎn)生和污層水量減少時(shí),諧波畸變率(THD)迅速增高,泄漏電流頻譜成波包形連續(xù)遞減波形。

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

酸性濕沉降區(qū)域500 kV輸電線路金具缺陷機(jī)理分析及防范措施

張秀麗,柯 睿,楊躍光,劉春翔,楊紅軍

摘 要:我國(guó)酸性濕沉降多發(fā)區(qū)域是重要輸電密集通道或用電高負(fù)荷密度地區(qū),如何解決酸性濕沉降引起的金具缺陷問題是輸電線路運(yùn)行與檢修的重要課題。為此以途經(jīng)廣西省河池地區(qū)500 kV貴廣交流同塔雙回線路中的金具缺陷為研究對(duì)象,在探討河池地區(qū)區(qū)域酸性濕沉降特征的基礎(chǔ)上,測(cè)試分析了途經(jīng)該地區(qū)輸電線路的金具缺陷以及誘因。結(jié)果表明:河池地區(qū)屬于典型SO42?酸性濕沉降區(qū)域,有色金屬冶煉工業(yè)污染物排放是河池地區(qū)SO2的主要來(lái)源,是輸電線路金具缺陷的重要誘因;缺陷金具表面鍍鋅層已經(jīng)遭受破壞,形成了疏松的鐵氧化物,金具應(yīng)力載荷基本上小于200 kN;缺陷復(fù)合絕緣子的應(yīng)力破壞區(qū)域均在端部密封位置,運(yùn)行8 a以上的絕緣子破壞應(yīng)力載荷低于180 kN。從金屬防腐、線路管理、線路維護(hù)等角度提出了光纖復(fù)合絕緣子、紅外紫外聯(lián)用檢測(cè)等防范措施,部分措施處理效果良好。這些研究成果為酸性濕沉降多發(fā)區(qū)輸電線路運(yùn)行提供了技術(shù)參考。

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

隔離開關(guān)開合下電子式互感器傳導(dǎo)干擾分析及抗干擾方法

李振華,胡蔚中,閆蘇紅,李振興,徐艷春

摘 要:針對(duì)電子式互感器運(yùn)行中遇到的電磁干擾和電磁兼容問題,進(jìn)行了建模仿真和試驗(yàn)研究。通過(guò)建立空心線圈電子式電流互感器在隔離開關(guān)開合下的模型,分析互感器受到的傳導(dǎo)干擾,然后提出了互感器的抗干擾措施并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的互感器樣機(jī),對(duì)互感器的電磁兼容問題進(jìn)行試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了抗干擾措施的有效性。結(jié)果表明,采用RC濾波和TVS管相結(jié)合的方式,對(duì)互感器輸出影響小于0.01%。進(jìn)行15次隔離開關(guān)開合試驗(yàn)后,加入防護(hù)措施的互感器依然能滿足0.2S級(jí)的準(zhǔn)確度要求,漂移量小于0.03%,

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

基于短時(shí)Fourier變換的變壓器繞組變形脈沖頻率響應(yīng)曲線獲取方法

趙仲勇,姚陳果,李成祥,龍 羿,陳曉晗,廖瑞金

摘 要:為了在利用脈沖注入法在線檢測(cè)電力變壓器繞組變形故障時(shí)能正確處理暫態(tài)信號(hào),獲取繞組的脈沖頻率響應(yīng)曲線,避免繞組變形狀態(tài)的誤判,提出了基于短時(shí)Fourier變換的脈沖頻率響應(yīng)曲線獲取新方法,對(duì)該方法的基本原理進(jìn)行了理論推導(dǎo)。然后,從理論推導(dǎo)入手,構(gòu)建了單繞組仿真模型,結(jié)合PSPICE和MATLAB進(jìn)行了聯(lián)合仿真分析。仿真結(jié)果表明該仿真模型下經(jīng)過(guò)短時(shí)Fourier變換的頻率響應(yīng)曲線諧振頻率位于2 MHz,接近傳統(tǒng)正弦頻率響應(yīng)曲線的諧振頻率,初步證實(shí)了該方法的正確性。最后開展了110 kV變壓器試驗(yàn)測(cè)試,分別用快速Fourier變換(FFT)和短時(shí)Fourier變換(STFT)處理了測(cè)試數(shù)據(jù),采用相關(guān)系數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了分段評(píng)判。試驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)過(guò)短時(shí)Fourier算法處理后,繞組間頻率響應(yīng)曲線相關(guān)系數(shù)均>3,頻率響應(yīng)曲線清晰度較高,比快速Fourier變換處理效果更好。仿真分析與試驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)處理結(jié)果均表明了該方法的可行性和優(yōu)越性。

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

熱帶地區(qū)輸電線路鳥糞閃絡(luò)特性模擬試驗(yàn)研究

彭 可,劉春翔,朱弘釗,許宇航,劉俊翔,陳 程

摘 要:隨著我國(guó)生態(tài)迅速恢復(fù),電力系統(tǒng)發(fā)展與鳥類生態(tài)完善的沖突日益上升。為了研究熱帶地區(qū)輸電線路的鳥糞閃絡(luò),在了解熱帶地區(qū)主要對(duì)線路造成危害的鳥類種群的基礎(chǔ)上,模擬熱帶地區(qū)的典型環(huán)境條件,采用模擬鳥糞進(jìn)行了110 kV輸電線路鳥糞閃絡(luò)的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:鳥糞電導(dǎo)率隨著含水率升高呈飽和增加趨勢(shì);含水率比較低的時(shí)候,鳥糞閃絡(luò)的概率遠(yuǎn)高于積污閃絡(luò)的概率,含水率較高的時(shí)候,鳥糞閃絡(luò)概率與積污閃絡(luò)基本相同;鳥糞引起的擊穿概率與鳥糞的流量成飽和正相關(guān)關(guān)系,擊穿概率與鳥糞通道和絕緣子的距離成負(fù)相關(guān)關(guān)系;110 kV輸電線路I型絕緣子串15 cm的空間范圍內(nèi)是大型鳥類排便閃絡(luò)擊穿的高危險(xiǎn)區(qū)域,可以通過(guò)增加均壓環(huán)或增加絕緣子大傘的間隙來(lái)降低鳥糞閃絡(luò)概率。所獲結(jié)果可供熱帶地區(qū)110 kV線路的設(shè)計(jì)和鳥害防治工作參考。