温度对GIS缺陷局部放电特高频信号特征的影响

摘要

局部放电检测是当前公认的发现绝缘潜在危险最及时、有效的技术，目前气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulated Switchgear，GIS)局部放电在线监测主要使用特高频法，但是局部放电并不是单一因素作用的产物，GIS运行现场环境复杂，运行中工况、环境温度、日照、射线等因素都会对局部放电检测结果产生影响，甚至可能是现场GIS检测误报和漏报现象的内在原因。为进行准确的局部放电强度水平和严重程度的诊断，有必要综合考虑运行工况对局部放电的影响。考虑到温度对绝缘材料的电气性能影响十分显著，且负荷电流、环境温度、日照因素最终作用均导致GIS内温度变化，本文开展不同温度下GIS缺陷局部放电特高频信号的特征研究。
　　为研究温度对GIS缺陷局部放电特高频信号特征的影响，在分析GIS内不同工况和影响因素下温度分布文献和特定工况下温度对绝缘局部放电的影响研究基础上，利用现场特高频放电数据与温度、负荷趋势数据，分析放电起始电压、放电均值、最大值、累计放电次数随温度的变化关系。在确定了温度对放电的影响后，在实验室中搭建试验平台进行试验，利用特高频局部放电检测仪采集不同温度下的放电数据。分别在不同温度下进行了短期试验和长期恒压至击穿试验，短期试验中采用短时(300s)恒压法，分析各温度下放电起始电压、单周波放电次数、放电幅值均值和放电时间间隔(Δt)分布;利用大数据统计方法Apriori算法统计放电幅值和放电相位的分布规律。长期恒压试验采用恒定电压保持至击穿，观察对比击穿后固体绝缘的烧蚀痕迹，统计放电起始电压、全过程放电时长，全过程放电幅值均值、最大值、标准差、100周波累积幅值随时间变化趋势;观察各个特征随时间的变化规律图，利用拐点处划分典型放电阶段，并用Apriori算法统计各个阶段的幅值、相位、放电次数的分布规律。之后基于试验现象，在查阅大量文献后尝试利用费米-狄拉克统计分布理论、陷阱形成理论和金属的热电子发射理论解释了温度对局部放电的影响。最后使用线性修正法，修正温度对局部放电的影响，将T温度下放电幅值和放电次数的影响修正到20℃。
　　研究结果表明，温度升高，放电起始电压降低、单位时间放电次数增大、放电间隔减小、放电幅值均值降低，尖刺放电相位收缩、沿面放电相位展宽、气隙放电相位后移。最后，基于热电子发射理论和费米-狄拉克统计分布理论解释温度对局部放电的影响，并提出局部放电特高频检测的温度修正方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 GIS内部运行温度分布及影响因素研究

1．2．2 温度对局部放电的影响研究

1．3 目前存在的问题

1．4 本文研究的主要内容

第2章 现场数据分析及试验平台搭建

2．1 现场放电与温度关联关系研究

2．1．1 大连马场现场数据分析

2．1．2 四川桃乡现场数据分析

2．2 试验平台搭建

2．2．1 试验平台及检测系统

2．2．2 GIS典型局部放电缺陷模型

2．3 试验方法及步骤

2．3．1 短期试验方法及步骤

2．3．2 长期恒压试验方法及步骤

2．4 本章小结

第3章 GIS局部放电统计特征与温度的影响研究

3．1 温度对放电影响的统计研究

3．1．1 温度对高压导体尖刺放电影响研究

3．1．2 温度对沿面放电影响研究

3．1．3 温度对固体绝缘气隙放电影响研究

3．2 基于Apriori算法的放电与温度影响研究

3．2．1 Apriori算法简介

3．2．2 基于Apriori算法的温度对尖刺放电影响研究

3．2．3 基于Apriori算法的温度对沿面放电影响研究

3．2．4 基于Apriori算法的温度对气隙放电影响研究

3．3 本章小结

第4章 恒压下温度对固体绝缘特性的影响研究

4．1 分析方法

4．2 恒压下温度对沿面放电影响研究

4．3 恒压下温度对气隙放电影响研究

4．4 本章小结

第5章 温度对局部放电影响的理论分析及修正

5．1 温度对局部放电特’性影响理论分析

5．1．1 原子中电子的统计分布规律

5．1．2 金属的热电子发射理论

5．2 温度对局部放电特高频特征量的影响修正

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 论文的主要结论

6．2 下一步研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢