特高压GIS断路器用管型绝缘拉杆动态受力真型试验与材料压缩特性分析

作为特高压GIS断路器中连接触头与操作机构的关键部件,绝缘拉杆在操作过程中需要承受外载荷作用。为掌握绝缘拉杆动态受力特性、材料力学性能,文中通过在特高压GIS断路器中布置力传感器测得其主绝缘拉杆操作过程中动态受力情况,根据测试结果进行了拉杆材料管型试样的压缩试验,并利用仿真分析了不同长径比拉杆的压缩屈曲特性。试验结果表明,操作过程中主绝缘拉杆受交变冲击载荷作用,操作机构对绝缘拉杆所施加压力峰值与拉力峰值相差不大,且二者均达到110 k N以上,绝缘拉杆材料的压缩特性应得到关注。压缩试验结果表明长度和内、外径将会直接影响管型绝缘拉杆材料压缩性能,大长径比绝缘拉杆更容易在压缩载荷下出现塑性变形和屈曲失稳现象,所能承受的最大压缩载荷更小。基于材料压缩试验,文中通过仿真计算建立了管型绝缘拉杆临界屈曲载荷与长度之间的近似关系式,并提出通过管型试样压缩试验得到原尺寸拉杆临界屈曲载荷的方法。文中研究成果可为特高压GIS绝缘拉杆材料试验、设计制造提供参考。     

首批国产750 kV断路器绝缘拉杆故障分析

介绍了我国首批国产750 kV断路器在现场发生的2起典型绝缘拉杆故障,对故障原因进行了分析,确定由于拉杆绝缘部分不同材料层间粘接工艺控制问题,造成内部电弧放电击穿,导致拉杆绝缘破坏。针对以上情况提出了改进工艺和增加对绝缘拉杆的局部放电和机械性能试验等措施。     

24kV绝缘拉杆外绝缘雷电冲击正极性特性的研究与分析

24 kV绝缘拉杆按照GB 11022—2011标准值规定,其对地雷电冲击为125 kV。试验结果表明,拉杆本身可以通过135 kV对地雷电冲击的测试,但按照产品要求装配后的试验结果却仅仅只能通过120 kV(正极性)的雷电冲击测试。笔者通过电场仿真对绝缘拉杆本身及其装配软连接后的电场分布情况进行分析后发现:单独拉杆与装配绝缘软连接后整体求解区域与空气中的最大场强位置发生变化,装配软连接后场强最大位置点都转移到接地嵌件端部附近。针对电场分布已发生变化的特点,对绝缘拉杆的装配做了修改并进行了测试。试验结果表明:绝缘拉杆单独与装配后对地雷电冲击均能通过135 kV,满足了产品设计要求。此外,对改进后的产品进行电场仿真发现:改进前后产品的电场分布相差不大,但测试结果相差很大。可见,电场分布不是影响该产品雷电冲击正极性耐受能力的主要因素,拉杆关键位置的绝缘材料厚度的增加提高了其绝缘耐受能力。     

断路器绝缘拉杆的可靠性验证

断路器在频繁操作的情况下,其绝缘拉杆有可能因为疲劳破坏而发生断裂。为了确保断路器在整个寿命期内绝缘拉杆不会因为疲劳而断裂或将其控制在某一范围内,可以在断路器绝缘拉杆设计完成后,通过测定绝缘拉杆的运行载荷,然后进行疲劳试验得到绝缘拉杆在预期寿命时的受力状况,最后再对试验数据进行统计分析,以得到绝缘拉杆在寿命期内的可靠度系数,并确认其是否满足设计要求,如果必要,也可以根据试验中的薄弱点进行针对性改良。     

断路器绝缘拉杆缺陷的超声检测方法研究

绝缘拉杆是GIS断路器内完成电气通断操作的关键结构部件，在高电场、强机械应力等耦合作用下绝缘拉杆缺陷极易引发沿面闪络或击穿故障，直接关系到开关设备乃至电力系统的安全稳定运行。文中利用超声波反射法对超特高压GIS断路器管式绝缘拉杆进行缺陷检测，首先设计了与绝缘拉杆形状相匹配的双晶探头以提高检测精度，对不同直径、不同深度人工气隙缺陷，不同深度的人工压痕缺陷和未投运的同型号绝缘拉杆进行了超声检测试验研究，提出了绝缘拉杆内部气隙、表面损伤以及管壁厚度不均缺陷的检测评估方法。结果表明，该方法能够准确检测出纤维浸渍不充分产生的内部气隙缺陷，生产、运输或者安装过程中绝缘拉杆碰撞导致的表面损伤缺陷和生产过程中模具偏心导致的绝缘拉杆管壁厚度不均缺陷，验证了超声波法对绝缘拉杆缺陷检测的有效性。     

断路器绝缘拉杆动态性能模拟试验

绝缘拉杆是断路器的主要传动机构,除要求有很强的电气性能外,还应具有良好的机械特性.探究绝缘拉杆操作时的动态特性及响应,对绝缘拉杆材料性能控制、技术规范制定具有重要意义.该文采用断路器模拟机首次对绝缘拉杆进行分、合闸冲击疲劳试验,获得分、合闸冲击下绝缘拉杆的应变分布、响应及操作次数对其的影响规律.结果表明,操作过程中拉杆存在受力不均的现象,操作过程中的冲击响应频率主要分布在0～600Hz之间,应变最大值分布在拉杆触头侧与金属件粘接的位置处;随着操作次数的增加,频率响应的第一特征峰基本保持不变,而高频分量下降.研究结果可为绝缘拉杆材料性能试验方法、要求与规范制定提供参考和依据.     

GIS隔离开关用绝缘拉杆含异物及缺陷时的电场分析

GIS隔离开关中的绝缘拉杆作为连接高压带电部分与零电位部分的绝缘件,承受着很大的电压降。同时,由于在机构转动过程中,可能造成绝缘拉杆表面或内部损伤或出现因金属摩擦而产生的导电颗粒附着现象。这都将对绝缘拉杆的绝缘性能产生影响。因此,探索GIS隔离开关用绝缘拉杆的电场分布特点及异物缺陷的影响规律,将为GIS隔离开关的结构设计、生产检验等环节提供参考。文中结合550 kV隔离开关的设计方案和运行环境,采用三维有限元方法,对隔离开关结构进行了电场仿真计算。比较了绝缘拉杆上的不同缺陷或异物对电场分布的影响,并系统总结了不同因素对电场分布作用的相关性和规律。计算结果表明,表面附着金属颗粒所产生的电场畸变效果最为严重,而表面缺陷在接近低压端时有更高的放电风险。基于对计算结果的分析,文中对绝缘拉杆的制造与检验标准提出了合理的建议。     

高压SF6断路器绝缘拉杆连接方式的试验研究

绝缘拉杆是断路器的关键部件之一,为确保绝缘拉杆性能质量的安全可靠,对绝缘管与金属接头连接方式,绝缘管内、外螺纹连接结构,绝缘管不同齿形内螺纹连接结构,绝缘管内外金属接头连接结构以及加与不加粘接剂等进行了试验研究,得出绝缘管内螺纹连接加粘接剂的结构方案具有最佳的拉伸力值,其连接结构值得推广使用.     

高压柱式断路器绝缘拉杆连接方式试验研究

绝缘拉杆是高压柱式断路器的关键部件之一。介绍了常见的高压柱式断路器绝缘拉杆连接方式,基于六种连接方式进行拉伸试验,得到绝缘拉杆拉力值,确认采用绝缘管内螺纹+绝缘拉杆接头+专用黏接剂的连接方式,高压柱式断路器绝缘拉杆力学拉伸性能较好。     

断路器绝缘拉杆的动力学仿真分析与试验研究

笔者以252 kV断路器配弹簧操动机构样机作为研究对象,运用MSC.ADAMS软件对虚拟样机进行动力学的仿真分析,计算出绝缘拉杆在断路器分、合闸过程中的最大动态受力,验证绝缘拉杆的设计,为绝缘拉杆的优化提供依据,并利用应变仪数据采集系统进行试验研究,验证了模拟仿真分析的可行性,为进一步的分析计算打下了良好的基础。