基于绝缘子泄漏电流的污闪预测方法研究

摘要

与瓷质和玻璃绝缘子相比，复合绝缘子具有重量轻、抗震性能好、防污性能优异、维护方便等优点，因而在我国电网中获得广泛使用。高压复合绝缘子主要用于变电站及线路上，起到电气绝缘、支撑部分电力设备、承载高压输电线路的作用。但是复合绝缘子是由聚合物材料制造的，这种材料的结合键比陶瓷材料要弱，因而复合绝缘子相比于陶瓷绝缘子更易老化。复合绝缘子在运行过程中，承受应力和化学的作用导致其加速老化，憎水性丧失，防污闪性能变差，绝缘可靠性下降，导致污闪事故的发生。绝缘子泄漏电流能够综合体现绝缘子电压水平、污秽状态，贯穿于绝缘子的整个闪络发展过程。通过对绝缘子泄漏电流特征的分析，不仅能预测绝缘子表面的污秽水平，还能为绝缘子污闪提供有效预警。
　　本文以硅橡胶复合绝缘子为研究对象，在人工污秽试验的基础上，提取了轻度、中度、重度三种污秽度下不同污闪发展阶段的泄漏电流信号。研究了局部放电电弧发展过程和泄漏电流的波形特征，并建立了局部放电与泄漏电流波形之间的对应关系，根据泄漏电流的波形可初步判断绝缘子表面的放电状态。
　　从时域和频域的角度分析了泄漏电流的时频特征，提取了泄漏电流有效值、泄漏电流最大值两个时域特征量，3次谐波与基波幅值比、3、5次谐波总和与基波幅值比、波形畸变率三个频域特征量。在低湿度下可采用时域特征量预测绝缘子污秽度，而在湿度较高时可采用频域特征量来预测绝缘子污秽度。泄漏电流波形畸变率与绝缘子污闪发展过程也存在一定的变化规律，可以作为污闪预警的参考量。
　　利用分形理论提取了复合绝缘子泄漏电流分形维数特征量，分析了闪络发展过程中泄漏电流不同区段波形和分形维数的变化特征，对比了三种不同污秽度水平下泄漏电流波形的分形特征。结果表明在污闪发展过程中，泄漏电流波形的分形维数呈整体下降的趋势;污秽程度不同，泄漏电流波形分形特征存在微小的差异。实验分析证明泄漏电流波形分形维数能够直接反映其波形特征，能够为绝缘子污闪提供有效预警。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 影响绝缘子泄漏电流的因素

1．2．2 泄漏电流特征量研究现状

1．3 本文的研究内容

第2章 人工污秽试验

2．1 试品

2．2 试验原理

2．2．1 试验装置

2．2．2 试验电源

2．2．3 试验原理接线图

2．3 试验过程

2．3．1 试品涂污

2．3．2 湿润方式

2．3．3 加压方式

2．3．4 泄漏电流信号采集

2．4 本章小结

第3章 绝缘子表面放电状态与泄漏电流波形的对应关系

3．1 污闪发展机理

3．2 泄漏电流特征波形

3．3 放电状态与泄漏电流波形关系

3．3．1 局部电弧发展过程

3．3．2 局部电弧对应的泄漏电流波形特征

3．4 本章小结

第4章 泄漏电流时频特征分析

4．1 泄漏电流形成的原理分析

4．2 泄漏电流时域分析

4．2．1 泄漏电流有效值

4．2．2 泄漏电流最大值

4．3 泄漏电流频域分析

4．3．1 泄漏电流频谱特性

4．3．2 泄漏电流谐波与污秽度的关系

4．3．3 泄漏电流波形畸变率分析

4．4 污闪发展过程泄漏电流时频特性

4．5 本章小结

第5章 泄漏电流波形分形特征分析

5．1 分形的引入

5．2 分形维数

5．2．1 Hausdorff维数

5．2．2 相似维数

5．2．3 盒维数

5．3 泄漏电流波形分形维数

5．3．1 MATLAB编程

5．3．2 泄漏电流波形分形维数的计算

5．3．3 分形维数随湿度的变化

5．4 分形维数与污秽度的关系

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果