气体绝缘金属封闭输电线路地震响应的薄弱部位及其响应规律

针对地震中气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的潜在故障问题,基于海南昌江某项目220 kV GIL物理结构,建立了三相输电管道水平敷设下的3维有限元模型,并提出依据现行设计规范模拟GIL地震响应的分析方法。首先通过模态分析获得了GIL结构的振型特性,利用反应谱分析方法研究了不同地震反应谱激励下GIL地震响应的薄弱部位;然后对不同地震激励下GIL的抗震性能进行了具体评估,并进一步对GIL薄弱部位的地震响应规律进行分析总结。结果表明:建模所依据的220 kV GIL输电管道结构能够耐受6度的地震烈度,但对于7度及以上的地震烈度,其有损坏的可能;绝缘子和导体是GIL结构地震响应的薄弱部位;合理选取绝缘子和导体的机械参数能有效提高GIL的抗震能力。     

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。     

±800 kV特高压直流旁路开关地震易损性分析北大核心CSCD

特高压直流旁路开关是换流站中的关键设备,为评估某±800 kV特高压旁路开关的抗震性能,文中建立了旁路开关设备的有限元模型,并对其进行了动力特性和地震响应分析,确定设备抗震薄弱位置和关键响应,采用对数正态分布拟合旁路开关不同损伤状态下的易损性曲线。结果表明,旁路开关设备存在两处薄弱点,即支柱绝缘子根部、旁路开关顶部,相应的破坏模式分别为支柱绝缘子根部强度破坏与旁路开关顶部牵拉破坏。PGA大于0.2g时,旁路开关主要破坏模式为绝缘子根部破坏。支架对旁路开关地震响应有显著的放大作用,应采取措施降低支柱绝缘子根部应力响应及旁路开关顶部位移响应以提高其抗震性能。     

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。     

管母连接±800 kV复合支柱绝缘子的抗震性能分析及试验研究

为研究特高压复合支柱绝缘子的抗震性能及管母连接设备地震响应的简化计算方法,对复合支柱绝缘子单体及耦联体系进行了振动台试验,测量绝缘子关键位置的加速度和根部应变,并得到绝缘子顶部位移。结果显示:试验中的复合支柱绝缘子最大应力小于容许应力,满足抗震性能要求。在相同地震输入下,耦联体系中支架的加速度峰值放大系数、顶部位移和根部应变响应相比于支柱绝缘子单体均有所降低。管母连接对于设备的约束作用可简化为线性弹簧,当设备相同或动力特性相近时,耦联体系中的设备响应可采用单体设备的动力响应进行计算校核,且此时的计算结果偏于安全。     

特高压交流GIL输电技术研究及应用

气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line,GIL)具有传输容量大、运行可靠性高、环境友好的特点,国内外尚无特高压GIL成熟产品和应用案例,亟需开展其关键技术和工程应用研究。针对特高压GIL工程应用开展了绝缘设计、通流能力和SF6/N2混合气体方案研究,提出了间隙和绝缘子设计场强控制原则,对特高压GIL关键绝缘件(三支柱绝缘子)的电场分布做了仿真计算;提出了导电杆电联结触头结构,校核了GIL通流温升性能;针对日益提升的环保要求,分析了SF6/N2混合气体绝缘特性、混合比要求、气压和设计场强,并对SF6替代的环保气体应用进行了展望。根据上述技术分析,给出了特高压GIL标准单元典型结构和主要技术参数,分析了绝缘件、微粒陷阱和外壳等关键组部件特点。依托淮南—南京—上海特高压交流输电工程,在特高压变电站开展了特高压GIL替代气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)母线应用,并在南京、苏州、泰州特高压变电站实现了特高压GIL产品的工程示范应用。总体上,国内已掌握特高压交流GIL关键技术,为苏通GIL综合管廊工程的特高压GIL过江应用提供了较好的技术基础。     

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。     

环保型1100 kV GIL用三支柱绝缘子多物理场耦合仿真及校核

为了研制适用于环保型1 100 kV气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line, GIL)中的三支柱绝缘子,针对环保型气体C_4F_7N/CO_2与传统SF_6气体在绝缘强度及散热能力等方面的不同,以现有的特高压三支柱绝缘子结构为基础,建立了完善的多物理场耦合仿真模型。通过磁–热–流体耦合仿真,获得了GIL中三支柱绝缘子在额定电流下的温度分布;考虑温度对环氧树脂介电常数的影响,计算获得了三支柱绝缘子的电场分布,并参考SF_6下的基准值对各个关键部位的电场强度进行了校核;通过对三支柱绝缘子进行运输状态下的应力仿真,获得了整体的应力分布。计算结果表明,三支柱绝缘子整体温度分布和应力分布满足要求,且有较大裕度;而考虑温度影响后的三支柱绝缘子表面尤其绝缘子腹部是绝缘的薄弱环节,最大电场强度达12.44 kV/mm,在应用于环保型GIL时需重点关注。     

缺陷对交流1100kV GIL三支柱绝缘子电场分布影响的仿真

缺陷及导电微粒会严重畸变气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)用三支柱绝缘子的电场分布,甚至引发击穿、放电故障。该文分析特高压(UHV)GIL内可能存在的缺陷及来源,应用有限元仿真软件COMSOL研究了界面缺陷、内部气泡和导电颗粒对三支柱绝缘子电场分布的影响。结果表明,嵌件界面剥离和中心导体气隙对绝缘子电场分布有着相似的影响规律,其延伸长度越长,缺陷宽度越窄,则绝缘子表面最大电场强度越高。内部气泡对电场分布的影响与尺寸基本无关,但与其位置相关,越靠近金属嵌件对电场的影响越严重。附着导电颗粒会显著增强周围电场,其尺寸越大、电场畸变的范围越大,但对最大电场强度值影响较小;悬浮导电颗粒的尺寸越大,距离三支柱绝缘子表面的垂直距离越小,在三支柱绝缘子表面引发的电场畸变越严重;电场强度最大值随着导电颗粒靠近绝缘子腹部中心而增大。此外,所研究的几类缺陷中,附着导电颗粒对三支柱绝缘的危害最大,其次为界面缺陷。     

±800kV支柱复合绝缘子抗震性能分析报告

近些年随着特高压线路的建设，在变流站、换流站以及变电站需要大量的支柱复合绝缘子，支柱复合绝缘子产品的抗震性能对于电网安全、稳定且可靠地运行具有重要的意义。本文针对南京电气生产制造的特高压支柱复合绝缘子产品在自重和多种地震作用工况组合方式进行结构抗震性能分析计算。