气体绝缘系统电极表面覆膜时金属导电微粒带电原因分析

在施加直流或交流电压的表面覆涂绝缘介质的楔形电极结构条件下，讨论了SF6中自由金属导电微粒在电场梯度力存在时的运动特性．通过实验测得的自由导电微粒运动起始时的电压，计算得到微粒所带电荷量，该结果与采用法拉第筒测得的结果吻合，即当电极表面覆以100μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜时，微粒带电量约为未覆膜时的30％～60％．通过对微粒与介质间局部放电导致发光现象的实验观测研究，表明表面覆涂绝缘介质的非平行平板电极间自由金属导电微粒的带电机理在直流电压下为电导电流或薄膜表面极化带电，交流电压下为微粒与介质间的微放电．     

500kV GIS套管二维电场的ANSYS分析

SF6绝缘套管是气体绝缘金属封闭开关设备GIS的核心组件,对GIS的安全运行具有重要意义.套管是结构复杂的绝缘系统,其内部电场分布十分复杂,易发生闪络或者击穿放电.通过建立500kV GIS套管的轴对称数学模型,对套管的电场进行模拟和仿真计算,得到了电场分布及最大场强,可为绝缘结构的优化设计提供依据.     

特高压变电站电磁暂态过电压机理与控制

根据研究的总体目标及研究思路和任务,该研究总结归纳出重点需关注的科学问题:(1)VFTO机理及建模仿真;(2)VFTO作用下GIS破坏机理和绝缘特性。针对此科学问题的主要研究内容包括:基于所研制的T型电极VFTO传感器在特高压变电站开展了特快速暂态过电压的实测研究,获得了大量宝贵实测数据。为特高压变电站隔离开关带电操作决策及变电站设计提供了支撑。研究提出并实践了从"SF6小间隙(间隙距离为mm级)-SF6大间隙(间隙距离为cm级)-GIS隔离开关"的系统技术路线,有效克服GIS隔离开关中VFTO高频振荡电弧难以观测的技术难题,得到了特高压GIS隔离开关的全过程时变弧阻模型。研究获得了大尺度GIS部件的VFTO绝缘特性,获得了与雷电绝缘特性的等价关系,给出了波形转换系数1.1,为VFTO绝缘配合难题的解决提供了重要支撑。建立两路纳秒级脉冲群VFTO模拟电源及其配套的绝缘试验腔和测试系统,测试系统包括紫外光谱测试仪、高能电子测试装置。模拟VFTO波形,开展纳秒脉冲下SF6气体的击穿和闪络特性实验,获得不同气体压力下SF6气体的击穿和闪络规律和特性;发现在一定压力条件下,极不均匀场下SF6击穿的极性效应出现反转现象;基于记忆效应提出重复纳秒脉冲下的放电机理。在252 k V GIS试验回路上,开展了铁氧体磁环串抑制VFTO的系列试验,研究了不同试验电压下VFTO波形的主要特征参数与磁环串长度的关系,证实了铁氧体磁环串对VFTO的幅值和陡度均有显著的抑制效果。     

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.     

SF_6/N_2混合气体的放电特性

为了探讨SF6 /N2 混合气体代替纯SF6 气体作为气体绝缘开关装置 (GIS)绝缘介质的可行性 ,阐述了SF6 /N2 混合气体放电的基本参数 ,给出了Wieland插值的适用条件 ,并对SF6 /N2 混合气体在不同混合比、电压波形及气压下的放电特性进行了试验研究 .研究结果表明 :SF6 /N2 的电晕稳化作用比纯SF6 中的要强 ,当气压较高时 ,混合气体在高频率快速暂态过电压作用下的击穿电压比低频率作用下的要低 ,而且均匀场中混合气体的击穿电压与气压基本呈线性关线 .所以 ,在不改变现有GIS结构及尺寸的情况下 ,可增加混合气体的压强来保证GIS的绝缘强度 .     

环氧及其复合材料气固界面快脉冲闪络特性

设计了用于气固界面闪络的实验装置,可以安装指形电极(曲率半径为10mm)和平板电极.该设备可输出峰值为125kV、上升沿和半高宽为20ns/5μs的快脉冲.研究了无试样时指形电极系统在不同气压下的击穿特性,在空气和SF6气体中不同气压下纯环氧的脉冲闪络特性,以及不同质量分数的Al2O3·3H2O环氧复合材料在0.4MPa空气中的沿面闪络特性.结果表明,SF6气体中绝缘介质的闪络电压较空气中有更大的分散度,环氧复合材料质量分数为20%时闪络电压最低.     

SF6／N2混合气体的放电特性

为了探讨SF6／N2混合气体代替纯SF6气体作为气体绝缘开关装置（GLS）绝缘介质的可行性,阐述了SF6／N2混合气体放电的基本参数,给出了Wieland插值的适用条件,并对SF6／N2混合气体在不同混合比、电压波形及电压下的放电特性进行了试验研究。研究结果表明：SF6／N2的电晕稳化作用比纯SF6中的要强,当气压较高时,混合气体在高频率快速暂态过电压作用下的击穿电压比低频率作用下的要低,而且均匀场中混合气体的击穿电压与气压基本呈线性关系。所以,在不改变现有GIS结构及尺寸的情况下,可增加混合气体的压强来保证GIS的绝缘强度。     

带电清扫机器人绝缘安全分析

针对高电压环境下,当电介质中掺杂有金属导体时,提出一种带电作业机器人绝缘安全距离的分析方法．对于金属导体引起的电场不规则畸变,采用有限元的方法计算场强以验证是否超出临界值．该方法应用于带电清扫绝缘子机器人的绝缘安全分析中,并通过了试验验证．     

SF6气体开关室环境监测及自动报警系统

系统不仅对SF6(六氟化硫)气体绝缘开关室内的SF6气体泄漏浓度和O2(氧气)浓度以及环境温度、湿度等多种参数进行在线检测,而且可以检测GIS(气体绝缘全封闭组合电器)内部与SF6气体有关的各种物理参数,如露点、气体密度、温度等,并对SF6泄漏和O2浓度过低自动进行声光报警.     

基于直流脉冲电流法局部放电检测的金属微粒缺陷研究

为了研究直流电压下气体绝缘金属封闭开关设备GIS(Gas Insulated Switchgear)在金属球微粒缺陷时检测局部放电的情况,建立了一个采用同轴平板电极为模型的直流脉冲电流检测系统。采用该系统观察金属微粒在电场中静止与跳动时脉冲电流的变化,提出一种金属微粒缺陷的脉冲电流特殊检测法。     

不均匀电场下SF6/CO2混合气体局部放电绝缘性能实验研究

SF6气体的温室效应对环境的影响日益严重,限制SF6气体的排放已经达成共识。用针一板电极模拟真实GIS金属突出物缺陷,通过工频实验测量了SF6/CO2混合气体的局部放电起始电压,讨论了电极间距、混合比、气压等因素对混合气体局部放电性能的影响,并与纯SF6气体进行对比分析。     

CF_4及其N_2混合物的工频击穿特性研究

SF6具有高绝缘强度和良好灭弧性能,但其温室效应指数(GWP)过高,且液化温度较高,不适合在极寒地区使用,为研究能在极寒地区使用的绝缘气体,文中针对极寒地区气体绝缘设计的要求,研究了具有低温室效应指数、低液化温度的CF_4,及其N_2混合物的工频击穿特性,实验结果表明:CF_4及其N_2混合物的工频击穿电压随气压的增加出现饱和现象;在极不均匀场中击穿电压随电极距离增大也出现饱和现象;20%的CF_4/N_2混合气体为最佳混合比,其绝缘强度为纯CF_4击穿电压80%以上,纯SF6的50%左右,并具有较低液化温度和GWP指数,可作为极寒条件下SF6的替代气体。     

全封闭组合电器室SF6气体泄漏分布规律与气体检测布置策略

全封闭组合电器(GIS)在运行过程中不免故障,会出现SF6气体泄漏的问题,这不仅会对设备维护人员的人身安全构成极大威胁,也会对环境造成难以估量的负面影响。目前,SF6气体检测及回收装置布置策略缺乏理论指导。针对盆式绝缘子开裂而造成的SF6气体泄漏事故,本文基于FLUENT软件,结合SF6气体泄漏的两相流三维非定常态湍流流动特征,搭建三维传递现象模型,进行真型尺寸GIS站室泄漏SF6气体分布规律仿真研究。分析了GIS设备因故障而发生气体泄漏时,SF6气体扩散的过程及SF6气云的分布规律,比较了不同位置、不同方向出现单点泄漏时SF6气体的扩散分布情况。再结合GIS室实际空间布局,指出应在贴地安全警示带距离地面0.5m处及GIS设备上方沿纵横方向均匀布置SF6气体检测设备,形成立体的空间密集网状检测系统。     

2种局部放电类型下SF6分解组分检测及特性分析

为研究不同绝缘缺陷引起的局部放电下SF6气体的分解特性,探索识别不同绝缘缺陷的分解气体特征量,笔者在研制的SF6气体分解试验平台上,模拟了金属突出物和绝缘子金属污染物2种典型绝缘缺陷引起的局部放电下SF6气体的分解,检测了2种缺陷下CF4、SO2F2、SOF23种分解气体的含量随时间的变化规律,并研究了2种缺陷下SOF2/SO2F2、SO2F2/CF4、SOF2/CF43组组分含量比值的特性.结果表明,2种局部放电下SF6分解生成的主要稳定衍生物中均能检测到SOF2、SO2F2和CF4,但2种缺陷下这些组分的变化规律具有显著的差异,同时研究表明,2种绝缘缺陷下SOF2/SO2F2、SO2F2/CF4、SOF2/CF43组组分含量比值具有明显的不同,因此,可以将SF6分解气体的含量比值作为识别2种绝缘缺陷类型的特征量.     

GIS中SF_6气体泄漏检查方法综述

随着电力事业的快速发展,GIS设备的应用越来越广泛。GIS设备良好的封闭性能保证其尽可能少的发生泄露事故,但是,据资料统计,全球范围内仍有大量GIS设备出现过因SF6气体泄露导致的绝缘强度降低问题。因此,检测GIS设备中SF6气体泄漏,对于保障电网安全稳定运行具有重要的意义。该文通过介绍定性检漏和定量检漏,分析比较几种国内外常用的GIS中SF6气体泄漏检查方法,提出了红外成像检测技术是目前GIS中SF6气体泄漏检查最有效、准确的方法,为GIS中SF6气体泄漏检查提供参考。     

浅谈SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)的运行维护管理

SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)和常规站高压设备相比拥有其绝缘强度高、开关室灭弧能力强、断路器断口承受电压高、占地空间小等明显优势,并广泛应用于高压、超高压领域。随着GIS制造技术的不断进步与发展,最近40年来,气体绝缘组合电器(GIS)已充分证明运行相对稳定,具有较高的可靠性。本文主要阐述SF6气体绝缘组合电器(GIS)在运行中存在的问题,巡视检查注意事项,设备维护应采取哪些措施。     

台山电厂500kV GIS PT微水含量超标的原因分析及处理

本文通过现场实践,重点分析了台山发电厂500kVGIS所有配套用SF6气体绝缘电压互感器内微水含量长期超标的原因,并提出了对水分含量超标的SF6气体绝缘电压互感器的干燥处理方法和预防措施,从而控制了PT气室中SF6气体的微水量,确保和提高了GIS开关的安全运行可靠性。     

SF6气体绝缘变压器在高速铁路的应用及交接试验方法

阐述了SF6气体绝缘变压器在高速铁路应用的必要性,并结合实际对SF6气体绝缘变压器的现场交接试验项目做了介绍,重点介绍了SF6气体中水分含量和以及泄露测量测量方法。     

直流电压作用下极不均匀电场中SF_6/N_2混合气体局部放电起始特性研究

为了解决直流气体绝缘输电线路(GIL)中绝缘气体SF_6高温室效应、价格昂贵等问题,采用SF_6与N_2混合绝缘的解决方案。针对直流GIL中极不均匀电场的情形,搭建直流高压试验平台,研究了SF_6/N_2混合气体在不同SF_6体积分数、不同电压极性和不同气压条件下的局部放电起始特性。结果表明:气压为0.3 MPa电场畸变特别严重时,SF_6/N_2混合气体的起始放电电压(U_0)会高于纯SF_6气体的起始放电电压,且电场畸变越严重,混合气体U_0高于纯SF_6气体所需的SF_6含量越低;曲率半径(r)为20、50μm的尖端气体相对绝缘强度(k)随SF_6含量变化的趋势一致,呈现双峰形状,r为100、120和160μm的尖端k随SF_6变化呈现单峰形状,且负极性电压下的k高于正极性电压下的k;r为20μm的尖端在SF_6浓度为20%时,0.1～0.3 MPa气压范围内混合气体U_0高于纯SF_6气体,气压为0.4 MPa时,混合气体U_0为纯SF_6气体的95%,已基本达到纯SF_6气体的绝缘强度。     

交流气体绝缘输电线路微粒运动特性及其陷阱参数优化方法

交流气体绝缘输电线路(GIL)中,针对金属微粒带电运动的较大随机性和现场试验手段的局限性,本文参考国内正运行的某252 kV交流GIL的尺寸,在COMSOL中建立1:1的三维仿真模型,以此实现模拟的仿真运动轨迹与实际运动轨迹之间的有效对称性。首先,获取运行电压等级下不同尺寸微粒的动态特性;其次,考虑不同形状的微粒陷阱,从电场调控、捕获概率角度优化了陷阱主要参数;最后,在盆式绝缘子凹凸面两侧各布置微粒陷阱,优化布置策略,并提出了针对252kV交流GIL的微粒陷阱优化方案。研究结果表明：当选取圆孔形状微粒陷阱及其厚度、槽间距和槽宽度分别为10mm、6mm和8mm,并且当距凹凸面绝缘子两边分别70mm和80mm处的外壳底部各布置一个陷阱时,两边陷阱的捕获率分别可高达78%和70%。因此,本文的分析和优化方法对某电压等级交流GIL优化微粒陷阱具有重要的参考价值。