工频电压下机械振动激励金属微粒运动规律与局部放电特性分析

姜海波; 燕景杰; 王毅; 翟宾; 孙惠涛; 詹振宇; 辛伟峰; 刘丰硕; 汲胜昌

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工频电压下机械振动激励金属微粒运动规律与局部放电特性分析

更新时间：2026-04-03

- 工频电压下机械振动激励金属微粒运动规律与局部放电特性分析
- ANALYSIS OF MOTION AND PARTIAL DISCHARGE CHARACTERISTICS OF METAL PARTI-CLES EXCITED BY MECHANICAL VIBRATION UNDER POWER FREQUENCY VOLTAGE
- 高压电器 2026年
- 作者机构：
  
  1.国网河南省电力公司，郑州 450052
  2.国网河南省电力公司电力科学研究院，郑州 450052
  3.西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室，西安 710049
- 作者简介：
  
  姜海波（1981），男，硕士研究生，高级工程师，主要研究电力设备在线监测及故障诊断等工作，15039812363@139.com。
- 基金信息：
- DOI：
  中图分类号：
- 收稿：2024-08-15，
  
  修回：2024-11-05，
  
  录用：2024-11-12，
- 稿件说明：
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姜海波, 燕景杰, 王毅, 等. 工频电压下机械振动激励金属微粒运动规律与局部放电特性分析[J/OL]. 高压电器, 2026.

JIANG Haibo, YAN Jingjie, WANG Yi, et al. ANALYSIS OF MOTION AND PARTIAL DISCHARGE CHARACTERISTICS OF METAL PARTI-CLES EXCITED BY MECHANICAL VIBRATION UNDER POWER FREQUENCY VOLTAGE[J/OL]. High VoltageApparatus, 2026.
姜海波, 燕景杰, 王毅, 等. 工频电压下机械振动激励金属微粒运动规律与局部放电特性分析[J/OL]. 高压电器, 2026. DOI：

JIANG Haibo, YAN Jingjie, WANG Yi, et al. ANALYSIS OF MOTION AND PARTIAL DISCHARGE CHARACTERISTICS OF METAL PARTI-CLES EXCITED BY MECHANICAL VIBRATION UNDER POWER FREQUENCY VOLTAGE[J/OL]. High VoltageApparatus, 2026. DOI：

摘要

GIS有着占地空间小，绝缘性能高等优点，在电网中被广泛运用。然而其内部自由金属微粒的跳跃、集聚等行为会降低其绝缘稳定性，对设备安全可靠运行留有隐患。本文搭建了模拟GIS振动带电试验平台，研究工频电压下，机械振动激励对金属微粒运动规律和局部放电特性的影响。首先研究分析了不同工况下自由金属微粒运动行为及其起跳电压变化规律，结果表明：振动激励会拓宽金属微粒的运动范围，并有效降低其起跳电压，最大降幅可达29.8%，进而建立了微粒得3种典型运动模式。其次使用脉冲电流法测量分析了振动激励下金属微粒的放电特性，结果表明振动的施加在一定程度上增加了金属微粒局部放电PRPD谱图的分散性，尺寸小密度低金属微粒局部放电最大放电量明显增加，0.5mm铝粒的最大放电量可增大146%，且在达到一定电压阈值后迅速增长，易引发击穿；而机械振动激励对粒径1mm铜粒等较重微粒的局部放电特性影响较低。研究结果可为实际工程中GIS带电操动断路器自由金属微粒的检测与分析提供理论支撑。

Abstract

GIS has the advantages of small space and high insulation performance

and is widely used in power grid. However

the movement of free metal particles in its interior will reduce its insulation stability

leaving hidden dangers for the safe and reliable operation of the equipment. Firstly

the motion behavior of free metal particles and the change of take-off voltage under different working conditions are studied. The results show that vibration excitation can broaden the motion range of metal particles and effectively reduce their take-off voltage by 29.8%

and then three typical motion modes of the particles are established. Secondly

pulse current method was used to measure and analyze the discharge characteristics of metal particles under vibration excitation. The results showed that the application of vibration increased the dispersion of PRPD spectra of metal particles to a certain extent

and the maximum discharge of small size and low density metal particles significantly increased

and the maximum discharge of 0.5mm aluminum particles increased by 146%. And after reaching a certain voltage threshold rapidly increase

easy to cause breakdown; The mechanical vibration excitation has little effect on the partial discharge characteristics of heavy particles such as 1mm copper particles. The research results can provide theoretical support for the detection and analysis of free metal particles in GIS active circuit breakers in practical engineering.

关键词

Keywords

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