振荡型冲击电压下油纸绝缘系统局部放电特性研究

Oscillating impulse voltage is recommended by IEC for field impulse withstand test. It can also be used to detect partial discharge during equipment testing, which can effectively improve the sensitivity and accuracy of insulation diagnosis. This project is focused on the partial discharge characteristic of oil-paper insulation under this particular type of voltage waveform. The relationship between PD direct detection parameters (discharge inception voltage, discharge amplitude, discharge time, discharge number, etc.) distribution law under different types of defects and applied voltage parameters (amplitude, oscillation frequency, envelope waveform) is studied. Comparison of the distribution characteristics and law under different applied voltage will be conducted. Moreover, the ability of different voltage type to excite the partial discharge and their sensitivity to different defects will be studied. Based on PD direct detection parameters, the feature representation and extraction method which can describe the PD signal inherent distribution law under oscillating impulse will be established. Lastly, with the help of numerical simulation the scientific understanding of partial discharge characteristics of oil/paper insulation under oscillating impulse voltage will be explored and the experimental results will be properly interpreted.

振荡型冲击电压是IEC推荐使用的现场冲击耐受试验电压，使用该电压进行设备试验的同时进行局部放电检测，可有效提高绝缘诊断的灵敏度及准确性，本项目围绕这一特殊电压波形作用下油纸绝缘的局部放电特性展开研究。包括：研究振荡型冲击电压作用下不同缺陷类型的局部放电直接检测量（放电起始电压、放电幅值、放电时刻、放电次数等）的统计分布规律与施加电压参数（幅值、振荡频率、包络线波形参数）之间的关系，比较其与对比电压下局部放电直接检测量的分布特性和分布规律的不同，比较不同类型电压对绝缘缺陷局部放电的激发能力及对缺陷的敏感性；基于局部放电直接检测参量，建立适用于描述振荡型冲击电压下局部放电信号分布内在规律的特征表征方式及相应的特征参数提取方法；通过局部放电数值模拟，探究对振荡型冲击电压下油纸绝缘局部放电特性的科学认识和对试验结果的合理解释。

振荡型冲击电压是IEC推荐使用的现场冲击耐受试验电压，使用该电压进行设备试验的同时进行局部放电检测，可有效提高绝缘诊断的灵敏度及准确性，本项目围绕这一特殊电压波形作用下油纸绝缘的局部放电特性展开研究。搭建了能够产生不同类型电压的综合试验平台，构建了油纸绝缘油中金属尖端缺陷、油纸沿面缺陷及纸板内部气隙缺陷三种典型缺陷模型。研究了冲击电压下局部放电的检测和分析方法。提出了振荡型冲击电压下局部放电检测的干扰抑制措施，提出了用于振荡型冲击电压下局部放电分析的OPRPD和PCA分析法。基于所搭建的试验、检测平台及分析方法，研究了振荡型冲击电压下油纸绝缘三种典型缺陷模型在不同类型电压作用下的局部放电特性，研究结果表明，对于油中金属尖端缺陷，不同类型电压作用下的局部放电都表现出正极性局部放电幅值大、个数少；负极性局部放电幅值小，个数多的特点。负极性振荡型操作冲击电压更容易暴露油纸绝缘针板缺陷。油纸绝缘气隙缺陷局部放电出现在振荡型冲击电压的上升沿或者下降部分，当电压幅值很高时，会出现气隙逆放电, 其OPRPD谱图表现出与工频类似的特征。对于油纸沿面缺陷，与气隙缺陷类似，局放脉冲主要出现在波形的上升或下降部分，正极性振荡型冲击局部放电个数比负极性的多、幅值大。振荡频率越高，局部放电个数越少。试验结果同时表明OPRPD谱图和PCA谱图可以有效地表征振荡型冲击电压下的局部放电特性。此外，本项目还基于局部放电物理过程进行了振荡型冲击电压下局部放电特性的计算机模拟，结果表明振荡型冲击电压的振荡特性会促进局放的产生，相比非振荡型冲击电压更易导致局放的产生。本项目系统的研究了振荡型冲击电压下油纸绝缘局部放电的检测方法、分析方法及放电特性，揭示了波形特征对油纸绝缘局部放电特性的影响规律，为现场检测结果的分析及振荡型冲击电压下油纸绝缘的击穿过程提供了试验和理论基础。