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  • 頭條如何實現(xiàn)“快速發(fā)展型”放電故障的診斷和預(yù)警?重大學(xué)者提出方法
    2022-07-17 作者:魏意恒、楊麗君 等  |  來源:《電工技術(shù)學(xué)報》  |  點擊率:
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    導(dǎo)語超、特高壓變壓器絕緣電場強度接近設(shè)計極限,高電場強度下由于局部放電引發(fā)擊穿的過程具有快速發(fā)展的特點。在出廠及交接試驗中頻繁發(fā)生多起“快速發(fā)展型”放電故障案例,即從檢測到局部放電再到主絕緣擊穿或臨近擊穿僅幾分鐘,對變壓器運行造成極大隱患。 為探究“快速發(fā)展型”放電故障形成原因及其對油紙絕緣的損傷特性,輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室(重慶大學(xué))、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司的研究人員魏意恒、楊麗君、徐治仁、楊旭、劉詣,在2022年第4期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文,以針-板電極下油紙絕緣的放電發(fā)展過程為研究對象,研究放電模型的U-t特性曲線及電壽命特性,探索區(qū)分和界定“普通型”和“快速發(fā)展型”放電故障的方法。 研究人員預(yù)期通過觀測不同電場強度下油紙絕緣從放電產(chǎn)生到擊穿的整個失效過程中紙板損傷痕跡的發(fā)展變化來分析“普通型”和“快速發(fā)展型”放電故障對油紙絕緣的損傷特性,以實現(xiàn)“快速發(fā)展型”放電故障的診斷和預(yù)警。

    超、特高壓變壓器絕緣電場強度接近設(shè)計極限,具有高電位差和高電場強度的特點,極易由于局部缺陷導(dǎo)致放電的發(fā)生,且與低電壓等級變壓器中的“普通型”局部放電相比,呈現(xiàn)出一些新的放電特征。在對超、特高壓變壓器進行出廠和交接試驗時,多次發(fā)生從檢測到局部放電到主絕緣擊穿或臨近擊穿僅需幾分鐘的“快速發(fā)展型”放電故障。與“普通型”放電故障相比,該類故障具有起始電場強度高、發(fā)展速度快、對絕緣紙板造成不可逆的樹枝狀損傷痕跡等特點,對設(shè)備安全運行造成較大威脅,且目前沒有很好的預(yù)警方法。

    目前,國內(nèi)外采用局部放電特征參量表征放電發(fā)展嚴(yán)重程度的研究頗多。,但是均針對局部放電特征參量在較長時間(數(shù)小時~數(shù)天甚至更長)發(fā)展過程中的變化趨勢。而由于“快速發(fā)展型”放電故障產(chǎn)生和發(fā)展的速度較快,將呈現(xiàn)一些新特征,無法再采用之前的研究結(jié)果予以表征。

    研究表明,對于超、特高壓變壓器中的油紙絕緣結(jié)構(gòu),在短時過電壓的作用下,一旦形成局部放電,將會迅速發(fā)展為樹枝狀放電,最終引發(fā)絕緣紙板擊穿。由于“快速發(fā)展型”放電故障在短時間內(nèi)就會引發(fā)變壓器故障,其產(chǎn)氣速度遠大于氣體的溶解速度,且由于放電量大,對紙板的損傷極其嚴(yán)重,在進行局部放電監(jiān)測時,放電量可能會出現(xiàn)測量儀器的限幅值。因此,傳統(tǒng)的監(jiān)測手段如油中溶解氣體、視在放電量等適用性較差。

    因此,研究“快速發(fā)展型”放電故障的形成原因,探索“普通型”和“快速發(fā)展型”放電故障的界定方法,分析“快速發(fā)展型”放電故障對油紙絕緣損傷所表現(xiàn)出來的新特征,對實現(xiàn)該類放電故障的診斷和預(yù)警具有重要價值。

    重慶大學(xué)、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞公司的科研人員研究油紙絕緣在極不均勻電場下的U-t特性曲線及電壽命模型,提出采用U-t特性曲線區(qū)分“普通型”和“快速發(fā)展型”放電故障。研究結(jié)果表明,在極不均勻電場下,油紙絕緣的電壽命U-t特性服從反冪函數(shù)模型,可采用不同電場區(qū)域反冪函數(shù)模型中電壓耐受指數(shù)n值作為兩種放電類型的區(qū)分依據(jù)。

    如何實現(xiàn)“快速發(fā)展型”放電故障的診斷和預(yù)警?重大學(xué)者提出方法

    圖1 局部放電監(jiān)測及碳痕發(fā)展觀測平臺

    如何實現(xiàn)“快速發(fā)展型”放電故障的診斷和預(yù)警?重大學(xué)者提出方法

    圖2 電極模型結(jié)構(gòu)和實物

    科研人員指出,從油紙絕緣的損傷痕跡來看,“快速發(fā)展型”與“普通型”放電具有相似處和各自特點:兩種放電都會產(chǎn)生電暈和滑閃放電,且伴有白斑和氣體產(chǎn)生;不同點在于,“快速發(fā)展型”放電發(fā)展速度快,對紙板損傷嚴(yán)重,會產(chǎn)生明亮的放電通道和表面的樹枝狀碳痕,而“普通型”放電發(fā)展相對緩慢,且對紙板損傷較輕,只會在針尖處產(chǎn)生點狀碳痕。

    如何實現(xiàn)“快速發(fā)展型”放電故障的診斷和預(yù)警?重大學(xué)者提出方法

    圖3 普通型放電下紙板損傷痕跡發(fā)展過程

    如何實現(xiàn)“快速發(fā)展型”放電故障的診斷和預(yù)警?重大學(xué)者提出方法

    圖4 普通型放電下紙板擊穿后的正反面形

    如何實現(xiàn)“快速發(fā)展型”放電故障的診斷和預(yù)警?重大學(xué)者提出方法

    圖5 快速發(fā)展型放電下紙板損傷痕跡發(fā)展

    如何實現(xiàn)“快速發(fā)展型”放電故障的診斷和預(yù)警?重大學(xué)者提出方法

    圖6 快速發(fā)展型放電下紙板擊穿后的正反

    樹枝狀碳痕是“快速發(fā)展型”放電故障的主要特征,其生長分為快速生長和緩慢生長兩個階段,并且符合絕緣材料中電樹枝的生長規(guī)律。研究成果可為區(qū)分“快速發(fā)展型”和“普通型”放電故障提供參考依據(jù),為掌握“快速發(fā)展型”放電故障規(guī)律并進行有效預(yù)警和診斷奠定基礎(chǔ)。

    本文編自2022年第4期《電工技術(shù)學(xué)報》,論文標(biāo)題為““快速發(fā)展型”放電故障及其對油紙絕緣的損傷特性”,作者為魏意恒、楊麗君 等。