一起110kV整体预制式电缆中间绝缘接头故障分析及应对

通过对发生故障的110kV整体预制式电缆中间绝缘接头进行解剖,分析推断造成故障的主要原因是导体屏蔽安装不当引起,并提出了改进导体屏蔽设计以提高安装可靠性的建议。     

内外环电容传感器灵敏度仿真

为设计应用于两相流相关流速测量的电容传感器,得到传感器的几何参数对其灵敏度特性的影响,利用数值方法对内外环电容传感器的灵敏度特性进行分析．利用有限元分析软件建立传感器电场的仿真模型并进行了基本仿真,采用正交实验设计方法安排仿真实验．分析结果表明,屏蔽罩长度和内管壁厚度是影响传感器相对灵敏度的主要因素,而屏蔽罩与外极板间距对检测场均匀性误差影响比较大．优选出一组传感器的结构参数,内管壁厚度3mm,外管壁厚度2mm,屏蔽罩与外极板间距3mm,对管壁相对介电常数的要求则是越接近于1越好．利用优选的结构参数进行仿真,可以得到比较好的传感器灵敏度特性,为内外环电容传感器的设计提供了理论依据．     

基于介电功能梯度材料的盆式绝缘子电场分布优化

为改善盆式绝缘子沿面电场分布,以径向介电常数分布为对象,提出了一种通过识别沿面最大场强位置反馈更新介电常数分布的全局优化算法,实现了介电功能梯度材料盆式绝缘子参数优化设计.通过APDL语言,实现MATLAB与ANSYS联合仿真,研究了步长大小、分层数量等参数对优化结果的影响.结果表明:随着步长减小,沿面场强分布随迭代次数的变化更加平滑,介电常数区间范围增大.分层数目越多,径向介电常数分布越平滑,高压端介电常数值越大,沿面电场分布波动越小,最大场强降低幅度越大,可达70.5%.盆式绝缘子场强集中区域从高、低电极和三结合点处往中间转移,上、下表面电场利用率均达到0.75以上.研究结果为盆式绝缘子优化设计提供了参考.     

浅析橡塑电缆的交接和预防性试验

做好橡塑绝缘电缆的交接和预防性(重做终端和接头)试验是保证安全运行的重要工作.为此,阐述了橡塑绝缘电缆的交接和预防性试验有关问题,提出6kV～10kV和35kV橡塑绝缘电缆不同的试验方法和内容.并指出传统的直流耐压试验存在不足之处,对橡塑绝缘电缆的交接和预防性试验应优先采用变频率串联谐振试验.     

环保气体开关柜中复合绝缘结构绝缘特性

环保型气体绝缘开关柜若要保持尺寸小巧紧凑的特点,需要引入固体绝缘技术,研究气固复合绝技术并掌握其绝缘特性。基于电场仿真和试验对12~24 kV环保开关柜中存在的几种典型复合绝缘结构进行了研究。通过理论计算及电场仿真得出:在相同绝缘结构下,高压带电体上添加固体绝缘材料后,气隙内最大电场强度可降低约20%,提升绝缘性能;通过试验得出在高低压电极之间合适位置添加绝缘板屏障,能提升绝缘性能2~3倍;通过合理设计固体绝缘件外形及添加屏蔽能大幅度减少固体绝缘件表面电场强度,降低沿面放电发生的几率。通过分析研究,得出了提高气体固体复合绝缘结构的耐压强度的优化方法,为尺寸紧凑且高绝缘性能的环保气体绝缘开关柜及其他应用复合绝缘结构的高压电器的研发提供设计参考。     

环保气体开关柜中复合绝缘结构绝缘特性研究

环保型气体绝缘开关柜若要保持尺寸小巧紧凑的特点,需要引入固体绝缘技术,研究气固复合绝技术并掌握其绝缘特性。基于电场仿真和试验对12-24kV环保开关柜中存在的几种典型复合绝缘结构进行了研究。通过理论计算及电场仿真得出：在相同绝缘结构下,高压带电体上添加固体绝缘材料后,气隙内最大电场强度可降低约20%,提升绝缘性能;通过试验得出在高低压电极之间合适位置添加绝缘板屏障,能提升绝缘性能2-3倍;通过合理设计固体绝缘件外形及添加屏蔽能大幅度减少固体绝缘件表面电场强度,降低沿面放电发生的几率。通过分析研究,得出了提高气体固体复合绝缘结构的耐压强度的优化方法,为尺寸紧凑且高绝缘性能的环保气体绝缘开关柜及其他应用复合绝缘结构的高压电器的研发提供设计参考。     

40.5kV低SF_6含量气体绝缘金属封闭开关柜样机研制

SF6气体是6种温室效应气体之一,气体绝缘金属封闭式开关设备(C-GIS)目前基本采用SF6气体作为绝缘介质,研制一种减少或杜绝SF6气体使用的低SF6含量气体绝缘开关设备成为当下开关领域亟待解决的问题.基于现有40.5kV SF6气体绝缘开关柜气室建立三维模型,计算其电场分布、载流温升、场强等特性并对存在问题进行仿真优化;确定SF6体积分数为30%、充气压力为0.15MPa的SF6-N2混合气体为开关柜气室绝缘介质;优化设计后气室内电场强度最大值明显降低,隔离断口、接地断口、真空灭弧室绝缘拉杆的电场强度最大值分别由7.28、7.81、8.24kV/mm降至5.05、5.03、4.21kV/mm,1.1倍额定电流时气室内温度最高值为67℃.基于上述结论研制一种40.5kV低SF6含量C-GIS样机,对样机进行工频耐压试验、雷电冲击耐压试验和温升试验,样机无闪络现象发生,温升符合国家标准要求,顺利通过型式试验测试.     

极性反转时间对聚乙烯中空间电荷及瞬态电场的影响

基于电声脉冲空间电荷测量方法,测量了聚乙烯片状试样在常温(ΔT=0℃)及温度梯度(ΔT=40℃)下、-50kV/mm场强直流预压2h后,分别以不同反转时间(20s,30s,60s)反转到50kV/mm场强,再加压2h过程中的空间电荷变化,以及极性反转过程中最大瞬态电场的变化.结果表明:常温下电压极性反转越快,最大瞬态电场越大;温度梯度下,电压极性反转越快,最大瞬态电场越小;达到最大瞬态电场的时间均随着极性反转时间的增加而逐渐减少.     

特高压交流套管尾部均压球结构优化研究

针对套管尾部均压球表面电场分布不均匀、容易发生电晕及绝缘介质击穿的问题,应用三维有限元法,对特高压交流套管的电位电场分布进行了仿真计算,得出套管尾部均压球表面的电场分布不均匀,上、下段弧面的场强较高,中间区域的场强较低.分析了均压球的结构参数对其表面电场分布的影响,并以此确定了均压球结构优化的目标函数.在此基础上,利用神经网络拟合了均压球结构参数与优化目标之间的关系,得到了均压球结构参数的最优解.通过对特高压交流变压器套管尾部均压球结构优化,均压球表面最大电场强度降低了20%,均压球表面电场分布更加均匀,提高了套管尾部闪络电压,且结构简单、易于生产.     

XLPE电缆接头典型缺陷老化寿命评估研究

为评估具有典型接头缺陷的交联聚乙烯(XLPE)电缆的老化寿命,对10kV电缆制作了三种常见典型电缆接头缺陷模型,分别为划痕缺陷、气隙缺陷和爬电缺陷。首先采用常规法,基于老化过程中XLPE断裂伸长率的变化,结合Arrhenius方程推算出电缆特定条件下的老化寿命,然后将逐级耐压实验数据与该寿命结果比对,得到选用电缆的寿命指数,最后采用工程经验公式计算得到具有接头缺陷电缆的老化寿命,在电压10kV,温度85℃下三种缺陷类型的老化寿命依次为18.1年、23.2年和25.1年,同时对不同缺陷类型电缆产生的差异性实验结果进行了分析。     

水平光滑管外油自然对流换热的电场强化效应

对水平光滑管外油的自然对流高压直流电场强化换热效果进行了实验研究,实验确认了对自然对流换热性能很差的油类工质施加高压电场能够有效地促进换热强化,同时比较系统调查了换热系数强化率与电场强度、油温、热负荷之间的相互耦合关系,发现换热系数强化率基本不受热通量的影响,而与电场强度存在强函数关系,实验中,当外加电压为４ＫＶ时的对流换热系数比大空间内自然对流换热系数约提高１倍。     

250 kV振荡波发生器的固态断路器均压环优化设计

固态断路器的极板边缘电场分布计算是实现安全裕度下断路器均压环优化设计的关键。应用有限元法将断路器内的典型结构简化成轴对称模型,可实现准确快速计算。对充电放电暂态变化过程的电路仿真,发现了放电过程中电场强度比充电过程电场强度更小。基于有限元方法,计算了电场分布,优化设计了均压环。引入均压环管径、外径、安装距等结构参数,提出二阶灵敏度系数的概念,研究了各参数对均压环表面及断路器极板边缘电场分布的影响,有效地将均压环表面的最大电场强度控制在2.5 kV/mm以下。得出了满足250 kV固态断路器均压环条件的有效优化方案。     

用倍压整流方法对电缆进行直流耐压试验

倍压整流适用于电压高、电流小的场合,常用于电缆的耐压试验。详细介绍了如何用倍压整流方法对电缆进行直流耐压试验及泄漏电流的测量,并对试验结果进行了判断。     

矿井浪涌脉冲辐射电磁场研究

研究煤矿井下浪涌脉冲电流激励下电缆的辐射电磁场,运用推迟矢量位和行波天线理论推导了浪涌脉冲电流激励下电缆的辐射电磁场时域数学模型,给出了辐射场强的解析表达式,并进行了仿真计算.时域结果表明,浪涌脉冲电流在电缆附近会产生很高的瞬态辐射场强,但随着距离电缆的径向距离的增加,辐射场强迅速衰减;辐射场强的大小与浪涌电流峰值成正比;在巷道径向距离内,同一横截面辐射场强与距离成反比;在浪涌电流峰值为1kA时,距离电缆径向距离4m处瞬态辐射电场强度峰值达到15kV/m,磁场强度峰值达到40A/m.因此在不采取屏蔽措施的情况下,瞬态浪涌辐射会对井下巷道内监控及通信系统的正常工作造成影响.     

双空腔电极静电雾化泰勒锥形貌特性

利用空腔针-板放电装置,研究了双空腔电极的泰勒锥形貌,并分析了影响雾化效果的因素.通过软件处理高速相机拍摄的图像,研究了不同电压和分离角度下的泰勒锥形貌、锥长和锥角等参数.结果表明:可以通过弯曲处理来减弱双空腔之间的放电抑制作用.在同等长度下,单空腔电极与双空腔电极相比,双空腔电极的雾化效果与泰勒锥形貌都要更好,且在不同的双空腔电极的分离角下,当分离角为60°时雾化效果最好.故双空腔电极分离角为60°时可作为优化电极.电压为25 kV时双空腔电极形成的泰勒锥形貌最佳.     

基于有限元分析的XLPE电力电缆仿真实验

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆的电树枝老化威胁其安全运行,为了研究针尖缺陷对电缆绝缘电树枝产生的影响,文中运用ANSYS软件对电缆内部针尖缺陷进行模拟仿真和理论分析,并与现场所测得中压XLPE电缆的耐压强度进行对比,对试验结果进行了验证,并指出了局部电场畸变是引发贯穿性放电通道的主要因素.     

GIS调频式串联谐振耐压试验方案研究

为了检查220 kV六氟化硫组合电器安装后的绝缘性能,详尽阐述了对其进行交流耐压试验的步骤与操作方法,试验时特别要注意以下事项:试验前应对相关人员进行培训,促使其加强自我保护意识,对于未现场操作过高压耐压试验的调试人员,要在具有相关资质人员的指导下进行;耐压试验过程中要注意环境湿度与气体、粉尘对设备绝缘性能的影响,试验...     

基于超高频法的GIS绝缘子内气隙放电特性研究

摘要：为了分析和评估GIS中盘式绝缘子内气隙缺陷局部放电的危害程度,提高局部放电检测水平,试验设计了绝缘子内单一气隙模型。用超高频法对局部放电进行了测量,获得了气隙放电起始电压,熄灭电压,局放信号波形。比较了不同电压下气隙局放图谱的特点,分析了气隙放电的发展过程和不同电场下放电的变化规律。试验结合气体放电理论探讨了绝缘内部气隙放电的机理。结果表明：随着电压的变化,绝缘子内气隙发生的局部放电表现出不同的阶段性特征,实验结果对GIS现场耐压试验和缺陷识别具有指导意义。     

高压脉冲作用下水中硬岩的电场特性研究

高压脉冲液相放电由于其众多优势,广泛应用在岩石的破碎、石油开采、污水治理等领域.本文通过推导等效放电回路方程,得到放电电流及达到峰值电流的时间表达式,从而在COMSOL Multiphysics中定义脉冲电压,并将其加载在仿真模型的高压电极上.模拟仿真硬岩矿物组成、粒径、电极距离对电场强度和分布特征的影响.结果表明电场强度高度依赖矿石的电学性质、进料粒径、以及矿粒的位置.矿粒的介电常数差异越大,电场越强,分布越不均匀;电场强度向矿石边界转移,体现了电破碎的选择性破碎的机理,以及最大场强随着矿粒尺寸呈指数减小.     

气体绝缘363 kV快速真空断路器电场分析

具有快速开断能力的真空断路器能够在极短时间内开断短路电流,有利于减小短路电流对电网设备的冲击,但目前单断口的真空断路器难以直接应用于高电压等级电网。提出了一种全新的SF6气体绝缘的363kV真空断路器,采用40.5kV真空灭弧室的串并联结构,采用基于涡流驱动原理的操动机构实现短路电流的快速开断。对于高电压等级真空断路器,需要重点研究断路器内部的电场分布问题。基于总体设计结构的对称性对断路器单个单元和端部单元进行了简化,然后建立了对应的断路器三维多重介质有限元计算模型,分析了导电杆、灭弧室、接线端子等关键部件的电场强度。计算结果表明:电场严重集中于上下接线端子、转接法兰的圆角处。雷电冲击电压下,接线端子圆角和转接法兰圆角最大值分别为28.5kV/mm和22.9kV/mm,导电杆的表面最大电场为13.4kV/mm,真空灭弧室内外及其他部件均处于控制范围内。对接线端子的圆角半径进行了优化设计,确定其圆角半径为12mm,为样机的生产提供了参考。