为研究高压直流(HVDC)输电系统中油纸绝缘的老化状态与空间电荷效应对其击穿特性的影响,采用加速热老化处理得到3种不同老化程度的油纸绝缘试样,通过同极性不同幅值的预压方式注入空间电荷,测量其击穿电压;采用电声脉冲法(PEA)在室温下观察试品的空间电荷分布,进一步分析了油纸内部的电场分布情况和陷阱分布特性。实验结果表明:经3 k V同极性预压后试品的击穿电压整体高于未经预压处理的试品;且随着油纸绝缘老化程度的加剧,介质内部浅陷阱密度增大;随着电荷注入量的逐渐增加、电荷效应的增强,击穿电压有所提高。但经4 k V同极性预压后试品的击穿电压整体低于经3 k V同极性预压后试品的击穿电压;因此,在实际运行中,同极性预压幅值超过一定阈值时反而会出现击穿电压降低的现象,应引起特别注意。
超声波法是一种非破坏性的电力设备局部放电检测方法,运用数值计算方法可以有效地分析超声波的声场特性。为明确特高压GIS局部放电超声波信号的传播特性,采用有限元计算方法仿真研究了特高压GIS不同位置发生局部放电时超声波信号的传播特性。按照某1 100 k V特高压GIS实际尺寸,建立了特高压GIS三维仿真模型,设置单极子声源分别位于GIS中心导体和盆式绝缘子处,布置多个超声波传感器位于GIS外壳不同位置用于接收局部放电产生的超声波信号。仿真得到了GIS壁面上接收的来自不同位置单极子声源产生的超声波声压分布图,以及传感器上超声波信号的时频域特性。分析了超声波信号不同传播路径之间的博弈过程,通过对比不同传感器接收到的超声波信号的先后顺序确定了单极子声源在不同位置时超声波信号的传播路径。仿真结果表明,当单极子声源位于中心导体远离盆式绝缘子时,超声波率先到达距离单极子声源直线距离最近的GIS外壳,然后向两侧传播;当单极子声源位于中心导体靠近盆式绝缘子或者单极子声源位于盆式绝缘子时,超声波将沿着盆式绝缘子传播至GIS外壳,然后向两侧传播。传感器接收到的超声波频谱主要集中在30~40 k Hz,在更高的频率范围内(60~80 k Hz),超声波信号迅速衰减。随着传感器到局放源距离的增加,超声波信号近似以指数规律衰减,在经过盆式绝缘子时,衰减更为严重。
