不同环境因素下GIL温度场分布特性研究

目前针对气体绝缘输电线路(GIL)温度场分布的研究缺少对影响因素,尤其是管廊敷设时的通风速度、露天布置的太阳辐射温度场分布及其热特性影响的定量分析,因此文中采用多场耦合分析方法,基于COMSOL仿真开展GIL温度场分布及其影响因素研究。建立多物理场耦合计算模型,进而分析不同运行环境对GIL热特性的影响。结果表明:在泵风速度和日照的影响下,GIL温度场轴对称分布特点被破坏且壳体温度极值大小和位置发生改变,不同运行环境下的GIL热特性存在差异。随着泵风时间与速度的增加,入口处与出口处温度差异逐渐增大,最终壳体与导体的温度趋于稳定值; GIL壳体温度极值点随日照方向和强度的改变而改变; GIL管廊中三相垂直布置情况下,当壳体间留有合适的散热距离时,壳体之间的温度影响甚微。     

基于温度变化特征的GIL状态辨识系统研究

气体绝缘输电线路(GIL)的设备温度是判断其是否正常运行的重要技术指标,目前有较少研究将监测温度信号和辨识运行状态相结合,为了基于温度变化特征实现GIL运行状态的及时准确辨识,文中建立三维有限元模型,精准分析不同工况的温度场分布,通过在GIL线路上布置红外测温传感器,以监测实际壳体温度值,设计一种能够实时监测壳体温度的方案,将数据通过无线传输至监测系统,以仿真计算的正常运行壳体温度值为标准设置状态辨识的温度门限值,实时辨识GIL运行是否处于异常状态,当改变电流和环境等运行条件时,可直接修改模型参数,即得到相应的状态辨识温度门限值,从而通过监测系统和状态辨识得到准确的运行状态,有助于GIL安全可靠运行。     

基于热特性差异的GIL故障辨识研究

针对气体绝缘输电线路的过热类故障辨识所存在的判定方法不足和滞后性强的问题,提出了通过监测壳体温度并利用GIL热特性差异实现故障辨识的方法.首先,基于GIL温度场对壳体温度进行了研究.然后,定义温度变化率及其范围作为描述不同状态热特性差异的判据.最后建立GIL有限元模型,通过仿真验证以不同状态下的判据范围以及温度变化率作...     

500kV GIL三支柱绝缘子隐患分析及整治

近年来GIL三支柱绝缘子故障频发，暴露出GIL设备在国产化设计、制造、应用进程中仍存在改进空间，早期投运的因结构设计、制造工艺不合理而存在隐患的GIL设备亟待整改。文中对“两渡”直流输电工程发生的几起GIL三支柱绝缘子典型故障案例及解体情况进行了分析，结合GIL结构设计、生产、装配和质检工艺对该批次GIL设备的故障原因及隐患进行了总结。最后提出了通过优化三支柱绝缘子生产及检验工艺、优化固定及活动三支柱绝缘子在导杆上的装配工艺、优化固定三支柱绝缘子粒子捕捉器装配工艺、增加活动三支柱绝缘子粒子捕捉器接地可靠性测试及筒壁内洁净度复检等隐患整治措施，最终完成了该批次GIL设备的隐患整治。为GIL设备设计制造、安装调试及类似设备隐患整治提供了借鉴。     

特高压GIL用伸缩节的研制及型式试验北大核心CSCD

苏通GIL综合管廊工程采用隧道中敷设特高压GIL的方式跨越长江,是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最高的超长距离GIL创新工程。伸缩节是GIL的关键部件,起到补偿GIL设备安装误差以及GIL筒体的热胀冷缩等的作用,对GIL整体柔性设计至关重要。苏通GIL综合管廊工程可靠性要求极高,对伸缩节提出了大补偿量、高气密性、较小基础作用力和长寿命的综合技术要求,伸缩节的设计制造难度很大。本文介绍了特高压GIL用伸缩节的技术参数、选型依据和结构设计,研制了大尺寸直管压力平衡型伸缩节,总长1.8 m,设计轴向温度补偿量±55 mm,工作波纹管和平衡波纹管均采用7层0.5 mm厚的304L不锈钢板压制而成。制定了特高压GIL用伸缩节型式试验方案,严格考核了伸缩节性能,在考虑初始位移的情况下疲劳寿命试验按照年变化量进行了30 000次,未发生柱失稳且泄漏率仍小于0.1%/年。高性能伸缩节的成功研制支撑了苏通GIL综合管廊工程的整体方案设计,给特高压GIL的长期稳定运行提供了安全保证。     

变电站GIS结构健康状况在线监测

气体绝缘全封闭组合电器(GIS),在国内一般采用露天环境布置,其结构筒体经年累月历经酷暑严寒而发生热胀冷缩,由此可能导致筒体变形、支座开裂、膨胀节损坏、绝缘盆子破裂、SF6气体泄漏等事故.对此使用光纤光栅技术对GIS运行过程中筒体、膨胀节等部位的温度、应力、位移等关键数据进行监测,能够有效避免问题,保证GIS的运行安全.     

基于电–热多物理场耦合模型的直流GIL绝缘子表面电荷积聚及其对沿面电场影响的研究

表面电荷积聚是制约直流气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)绝缘子闪络电压提高的主要因素。由于实际测量困难,国内外学者通过建立数学模型开展仿真计算获得绝缘子表面电荷积聚特性。然而现有研究均未考虑GIL中复杂的热传递过程,所建立的电荷积聚模型难以反映实际工程中直流GIL绝缘子电荷积聚情况。为解决上述问题,该文建立了直流GIL内部热交换方程,掌握了实际工况下GIL内部温度分布规律,考虑绝缘气体电流密度与电场强度间的非线性关系以及温度对绝缘材料电学特性的影响,建立了绝缘子电荷积聚电–热多物理场耦合模型。基于此模型,研究了不同运行电流下直流GIL绝缘子电荷积聚情况及电场畸变特性,研究结果表明:当处于小电流运行状态时,直流GIL绝缘子上表面最大切向电场为4.26k V/mm;处于大电流运行状态时,最大切向电场强度为5.01k V/mm,增大了17.6%。对于绝缘子下表面,随着运行电流增大,最大切向电场强度由4.55k V/mm增至5.36k V/mm,增长了17.8%。因此,在进行绝缘优化设计时,需重点考虑直流GIL导杆在最大允许温升下的沿面电场分布,该研究成果可为直流GIL绝缘优化设计提供参考。     

252kV GIL固定支撑结构优化及试验研究

固定支撑作为刚性气体绝缘输电线路(GIL)柔性补偿段的分割界线且具有克服盲板力的特性,极大地影响GIL运行的安全性及可靠性.利用Workbench软件对固定支撑进行力学分析,寻找薄弱环节,并进行结构优化,从而获得满足需求的支撑结构.经过对该固定支撑及GIL壳体进行试生产、组装并进行力学试验,结果表明,该固定支撑结构及加工工艺能够满足工程需要,为长距离GIL固定支撑设计提供了参考依据.     

10kV输电线路抱箍断裂事故原因分析

针对10 kV输电线路运行中发生的抱箍断裂事故,采取宏观检查、化学成分、金相组织、力学性能检测方法,分析造成断裂的原因并提出改进措施。分析结果表明:由于抱箍母材中存在网状的三次渗碳体,易发生脆性断裂,抱箍加劲板焊缝处又存在未焊透缺陷,运行中在弯曲应力的作用下形成应力集中,导致未焊透处开裂,最终发生了脆性断裂。     

固结灌浆期间盖重抬动对混凝土应力的影响研究

本文采用三维有限元方法,通过施加压力和位移两种方式模拟固结灌浆过程中的盖重上抬,并以黄登水电站11#坝段为工程实例,对混凝土在固结灌浆期间的开裂进行了研究。针对固结灌浆施工过程中混凝土表面裂缝问题,结合11#坝段浇筑过程、温控措施和观测数据,并考虑不同的灌浆压力、抬动位移及温度荷载的影响,计算拟定12种组合工况,对各种组合工况进行应力场分析。各工况仿真结果对比分析表明:有限的灌浆压力不会引起混凝土拉应力大幅度增长,而在较小的灌浆压力和温度应力双重作用下混凝土抗拉安全系数偏低;盖重有一定的抬动位移时会在混凝土表面引起较大的拉应力,叠加温度荷载后混凝土开裂风险加大。     

引进型N300MW汽轮机本体疏水系统改造

田家庵发电厂300MW汽轮机组本体疏水系统原设计、布置不尽合理，以致运行中高压蒸汽不断进入凝汽器，导致凝汽器壳体变形开裂，给凝汽器的安全运行带来不利影响。本次本体疏水系统改造采取增设10m^3的外置式本体疏水扩容器；疏水阀和疏水管道重新设计、布置等方法对原本体疏水系统进行了改造，改善了凝汽器的运行工况，降低了凝结水的补水量，经济效益明显。     

气体绝缘输电线路(GIL)的应用及发展

文中介绍了GIL的发展历史和应用范围、特点,以及国内外GIL的应用状况,分析了第一代SF_6气体绝缘的GIL和第二代SF_6混合气体绝缘的GIL的运行情况,提出了采用SF_6体积分数10%~20%的混合气体绝缘的GIL作为第二代GIL的发展方向。指出了压缩空气绝缘不适用于高压及以上等级的GIL,提出了采用CF3I混合气体作为第三代GIL的研究发展方向。研究分析了CF3I混合气体的绝缘强度、液化温度和温室效应等特性,指出了CF3I与N_2混合气体可以作为超特高压GIL中SF_6的替代气体,在绝缘强度、液化温度和成本造价上都有较大的优势,可以对CF3I体积分数为10%~30%的混合气体进行可行性应用研究。     

特高压GIL非均匀热气流特性与三支柱绝缘子绝缘裕度分析

特高压（UHV）气体绝缘输电管道（GIL）导体通流发热，使绝缘气体SF6在温度梯度场下形成对流，导致三支柱绝缘子的沿面绝缘裕度与设计产生差异，威胁特高压GIL的安全运行。为探究气体对流效应对特高压GIL三支柱绝缘子沿面绝缘性能的影响，该文建立了水平敷设的1 100kV GIL三支柱绝缘子电场-温度场-流体耦合仿真模型，考虑电场和气体密度的影响，计算了三支柱绝缘子放电起始电压。结果表明：大负荷条件下（8 000A）GIL导体温度升高53℃，周围气体密度和介电强度下降15%，电场强度设计基准需同比例降低15%以保证足够的绝缘裕度；负荷导致放电起始电压降低11.6%，由于气体受热上浮，绝缘子上支柱周围的气体密度和介电强度均低于底部区域，更容易发生气体放电。因此，气体对流效应对特高压GIL绝缘性能的影响不能忽略，需要针对运行工况对结构及参数作进一步优化。     

特高压GIL绝缘击穿时暂态电压时频特征分析EI北大核心CSCD

为研究特高压气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)在交接耐压试验和运行时绝缘击穿激发的暂态电压特征,利用在1100 kV苏通GIL综合管廊工程安装的超宽频暂态电压监测系统,准确测量了GIL在耐压试验和运行时绝缘击穿所产生的暂态电压。分析了GIL在不同工况下典型绝缘击穿所产生暂态电压时域波形的持续时间、变化陡度以及幅值衰减特征。通过傅里叶变化分析了暂态波形的频域特征,发现特征频率与故障位置紧密相关。最后通过连续小波变换分析了暂态电压的时频特征,发现陡变电压的瞬时频率均超过了3 MHz,可通过暂态电压的时频分布图准确判断GIL是否发生次生放电。通过对暂态电压时域和频域特征分析,有助于弄清GIL绝缘故障时暂态电压行波激发及传播特征,准确评估暂态电压对GIL的绝缘危害,提高特高压GIL运行的可靠性。     

户外1100kV GIL薄壁管壳结构柔性设计及温升形变试验研究

针对南阳站中国首台/套户外1 100 kV特高压气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)，文中首先介绍了户外特高压GIL管壳结构的几何构型特点和静力学服役特性；然后，结合相关行业标准，从弹性力学角度分析评述了户外特高压GIL管壳结构的柔性设计技术和应力强度分析理论，并梳理了南阳站户外特高压GIL管壳结构强度试验的不足之处；最后以南阳站1 100 kV户外GIL管壳结构为试验研究对象，于中国首次进行了基于温升应变的日照环境下户外GIL壳体结构的温升形变试验研究，并应用热应力和第三强度分析理论，分析评价了管线结构的温升形变和强度特性，为类似GIL管壳结构的柔性设计和静力学强度评价提供了相应的试验分析基础和技术指导。     

500 kV GIL管廊接地系统分析

气体绝缘金属封闭输电线路的接地系统对该输电方式的稳定可靠运行至关重要。基于CDEGS仿真软件对某实际GIL综合管廊工程的接地系统进行了研究,建立了GIL综合管廊接地系统模型,对接地系统的接地电阻、跨步电压、接触电压以及地电位升等电气特性参量进行计算分析,研究了接地网的深度、混凝土电阻率、入地点的个数、钢筋主支架等因素对GIL管廊电气特性的影响规律,提出了较为优化的接地系统。结果表明,混凝土结构钢筋作为自然接地体对GIL电气特性的影响最大,入地点个数对GIL电气特性的影响最小。优化的接地系统为GIL综合管廊的建设和运维提供了依据。     

特高压直流输电工程GIL三支柱绝缘子故障分析及改进措施

随着特高压直流输电工程建设日益深入,气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)以占地面积小、环境兼容性好、输送容量大、能承载高电压及大电流等优点被广泛应用于特高压直流输电系统,其运行稳定性研究被提上日程。为了分析GIL运行过程中三支柱绝缘子故障原因,研究三支柱绝缘子运行特性,通过GIL超声波局部放电分析、解体检查、固定三支柱绝缘子受力分析及固定三支柱绝缘子生产工艺分析,明确GIL三支柱绝缘子内部制造缺陷为故障原因。分析认为,通过对GIL固定三支柱装配优化、绝缘支柱生产过程优化及固定三支柱连板优化等措施,改进后三支柱绝缘子应用于生产现场可有效降低GIL设备故障率,提高GIL运行稳定性,对特高压直流输电工程的可靠运行有着重要意义。     

苏通综合管廊工程特高压GIL关键技术要求EI北大核心CSCD

苏通综合管廊工程采用特高压气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line,GIL)敷设于长江底部隧道中跨江,首次在架空输电线路中间应用GIL,没有先例可借鉴。特高压GIL电压高、距离长、运行工况特殊,设备可靠性和故障后快速恢复能力要求很高,技术条件须研究明确。基于对架空-GIL混合输电系统运行特点和管廊应用特殊性的研究,分析提出特高压GIL关键技术要求。首先,从系统运行的总体要求出发,基于系统仿真分析并参考相关标准,提出特高压GIL技术参数及关键技术条件,包括额定电压、额定电流、额定短路电流、感应电压和电流、过电压与绝缘配合、通流与温升、密封、接地、现场试验等。进而,从保证管廊内GIL设备长期运行可靠性出发,针对关键组部件,提出特高压GIL用感应电流快速释放装置、导体电联结触头、绝缘子、外壳和伸缩节等的技术要求,从而为管廊工况下GIL的设计和研制提供参考依据。     

复杂地形条件下的GIL工程设计

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)因其传输容量大、可靠性高、电磁兼容性好等优点,正在广泛地应用于核电站、城市输电和大型水电站等场合。文中结合某个GIL工程的具体地形、布置情况,从总体布置、热胀冷缩变形补偿、支架布置和结构、转弯结构设计、气室划分、现场安装及试验等方面详尽阐述了GIL工程设计中的思路及重点考虑因素等,为工程技术人员进行GIL工程设计提供参考。     

特高压苏通综合管廊工程GIL系统工作条件EI北大核心CSCD

苏通GIL综合管廊工程是以特高压气体绝缘金属封闭输电线路(gasinsulatedmetal-enclosedtransmissionline,GIL)为核心的输电工程,是世界上电压等级最高、输送容量最大的超长距离GIL工程。该工程投运后,贯穿皖、苏、浙、沪负荷中心的华东特高压交流双环网实现合环运行,显著提升华东电网的受电能力、皖电东送能力、供电可靠性和安全稳定水平。从电力系统分析的角度全面研究了工程中特高压GIL的系统工作条件,通过公式推导及仿真建模研究了GIL电气参数特性,明确了GIL的输送容量、运行电压、短路电流、过电压水平及抑制措施、绝缘配合等关键技术要求,分析了GIL接入架空线路中部时混合线路的感应电压及感应电流、潜供电流特性,为工程设计,制定GIL设备技术规范、设备研制、试验和运行提供技术依据。