冲击电压下油纸绝缘缺陷模型的放电特性燃弧规律

作者： 国自电气 时间：2024-09-02 09:18:43 阅读：22

随着我国特高压工程的不断发展,对变压器与并联电抗器等关键设备的绝缘性能提出更高要求,特别是在投切暂态过程中,由操作冲击电压及其叠加工频的电应力导致的绝缘事故频发,其中最为典型的案例是百万伏并联电抗器投运时乙炔超标,导致设备内部出现放电现象,油纸绝缘性能

受到影响,为设备的稳态运行留下安全隐患。因此,研究操作冲击电压及其叠加工频电应力下油纸绝缘的放电特性具有重要意义。

目前,国内外学者针对油纸绝缘在雷电冲击电压下的击穿特性做了大量研究,包括标准雷电冲击电压与振荡型雷电冲击电压下的击穿特性对比、电极类型对击穿特性的影响、振荡频率对击穿特性的影响等,获得了不同雷电冲击电压形式下的油纸绝缘伏秒特性与击穿概率分布,初步揭示了雷电冲击电压下的绝缘击穿机理。相比于雷电冲击电压,操作冲击电压作用下的油纸绝缘放电特性研究鲜有报道,而短时间作用的雷电冲击电压下的研究成果难以适用,特别是操作冲击电压所引发的连续局部放电(简称局放)与击穿重燃弧等特殊放电现象值得深入研究。此外,虽然国内外学者已经开展复杂稳态电应力(交直流复合电应力、高频交流电应力、高频方波电应力等环境下油纸绝缘放电特性与机理的研究,但操作冲击电压叠加工频电应力下的油纸绝缘放电特性研究仍是空白。本文搭建冲击叠加工频电应力下油纸绝缘放电特性实验平台,研究操作冲击电压及其叠加工频电应力下5种油纸绝缘系统常见尖端缺陷的放电特性与燃弧规律,对击穿过程进行阶段划分并分析各阶段的放电特征,在考虑工频叠加电应力环境下探究冲击电压发生相位对放电特性的影响,以期为油浸式电力设备在操作暂态环境下的绝缘设计与状态评估提供参考。

本文探究了极不均匀电场中5种典型油纸绝缘缺陷模型在操作冲击电应力及其叠加工频电应力下的放电特性燃弧规律,得到如下主要结论:

(1)操作冲击电压下纯油隙尖端缺陷击穿后, 其燃弧阶段仍会激发高频放电脉冲信号,并有一定概率出现不超过两次的电弧重燃现象;含有纸板的缺陷模型击穿后的燃弧过程可分为高频重燃弧阶段、稳定燃弧阶段、电压恢复前的重燃阶段。

(2)纸板缺陷的燃弧过程中反复重燃弧占据主导,其余模型则是稳定燃弧占据主导;与电压恢复前的重燃阶段相比,高频重燃弧阶段的恢复电压幅值较低但重燃频次更高;沿面放电重燃弧现象较弱,燃弧残余电压较低。

(3)油隙缺陷、纸板绝缘缺陷、油纸复合缺陷容易产生高幅值短间隔的放电现象,其中含有油隙的缺陷形式易在波头产生放电;沿面缺陷易产生低幅值长间隔的放电现象,强垂直分量作用下易在波头产生放电,弱垂直分量作用下易在波尾产生放电。

(4)叠加相位的不同使电应力幅值不同,较低的电应力幅值使电压恢复前的重燃阶段的重燃弧现象减弱,也使未击穿情况下的局部放电程度减弱。