一起小型化GIS设备故障分析及改进措施研究北大核心CSCD

小型化GIS设备因结构紧凑、成本低等符合设备运维单位需求的特点,在电力系统中得到推广应用,但由于早期绝缘评价指标低,导致该类设备故障率较高。文中以某故障高发小型化GIS屏蔽罩表面气隙击穿为例,对该类设备运行可靠性进行研究,并依据研究结果提出改进措施。首先通过电场仿真、快速暂态过电压计算、绝缘裕度校核对故障进行分析,给出故障发生的主要原因。之后基于电场仿真、流场仿真以及耐压试验过程中的特高频局部放电特征,对该小型化GIS设备提出屏蔽罩结构优化、罐体内部异物治理、特高频绝缘监测3种改善措施,避免同类故障再次发生。最后通过人工预埋异物下交流耐压试验、1.1倍雷电冲击下绝缘裕度校核,验证了文中所提措施的有效性。     

基于屏蔽罩开孔的GIS隔离开关温度场散热优化设计

GIS设备触头过热会引发重大事故,因此研究其内部温度场散热优化对GIS设备的设计和运行具有重要意义。以实际单相GIS隔离开关为例,采用有限元分析法建立了二维电磁热流耦合场仿真模型。在综合考虑辐射散热、气体对流、涡流损耗和重力加速度因素的基础上,分别针对不同的屏蔽罩结构设计方案,分析了GIS内部温度场分布特点。研究结果表明,对于平放的GIS设备,在相同半径处顶部温度高,底部温度低,且呈现左右对称分布的特点。由于筒内SF6气体对流散热较强烈,内部的SF6气体呈现弯曲的S状分布。屏蔽罩开孔并不能减小热源,但对加快气体自然对流散热、减小内部导体温升具有显著的效果。采用对称结构对屏蔽罩开孔,GIS内部最大场强低于实际圆环形屏蔽罩,且低于工程击穿场强值,不会引起电场畸变而造成局部放电故障。在综合考虑散热效果和电场畸变程度下,提出一种基于对称开孔结构的屏蔽罩散热优化设计方案,可为GIS设备散热优化设计及其温度监测提供一定的参考价值。     

GIS隔离开关气室电场模拟与绝缘故障分析

隔离开关广泛应用于气体绝缘开关设备(GIS)中,文中采用三维有限元电场分析软件,建立了GIS隔离开关气室的三维电场仿真模型,计算了GIS隔离开关气室内各部件的电场分布,研究了金属异物对隔离开关气室内部SF6间隙电场分布的影响规律,发现金属异物的存在引起隔离开关动触头屏蔽罩附近场强发生明显畸变,可能会导致GIS隔离开关气室绝缘故障。文中研究通过电场模拟手段,分析了金属异物对GIS隔离开关气室内部电场分布的影响,为今后GIS类似故障的处理分析提供借鉴与参考。     

高压真空灭弧室内部电场分布的影响因素

为了解高电压真空灭弧室内部的电场分布情况,建立了真空灭弧室的电场数学模型。应用电场数值分析方法和有限元软件详细计算不同屏蔽罩与触头尺寸对真空灭弧室内部电场分布影响的结果表明,因高电压真空灭弧室开距较大,触头间隙不再是场强集中的区域,在高压真空灭弧室小型化设计过程中,除考虑电极间的绝缘外,更需考虑电极与屏蔽罩之间的绝缘。合理设计屏蔽罩的尺寸、位置和触头的形状可有效改善灭弧室内部的电场分布,提高真空灭弧室的耐压能力,从而为国内72.5kV以上电压等级真空灭弧室的研制提供了理论依据。     

几种隔离开关断口屏蔽罩的电场计算

绝缘结构的设计是高压电气设计的核心问题之一,绝缘结构能否满足设计要求,对产品的安全运行至关重要. 笔者设计了3种不同的145 kV隔离开关断口的屏蔽罩:倒圆型、连续倒圆型和椭圆型,应用电场数值有限元法对屏蔽罩附近的电场进行了计算,分析了其电场分布特性.研究指出,采用椭圆型或连续倒圆型屏蔽罩的绝缘特性要优于常规的倒圆型屏...     

550 kV SF6 气体绝缘高海拔套管绝缘屏蔽结构

介绍了550 kV SF6气体绝缘金属封闭式组合电器（GIS）高海拔套管的绝缘屏蔽结构参数对电场分布的影响。针对套管单屏蔽结构方案,通过有限元法研究了接地屏蔽层翻边结构参数组合对套管内部最大电场强度的影响;研究了接地屏蔽层高度对GIS套管内外绝缘电场强度分布的影响。从而通过最优化接地屏蔽层高度和接地屏蔽层翻边结构参数组合,得到合理的套管内外电场分布,有效解决了高海拔型套管外绝缘修正后的内外电场分布均匀化问题,为550 kV SF6气体绝缘高海拔套管的绝缘结构设计提供了理论依据。     

126 kV GIS用套管绝缘结构优化设计

正110 kV电网是我国的重要网架,126 kV GIS设备是保证其安全可靠运行的关键设备。126 kV GIS用套管是126 kV GIS设备的重要组成部分,优化设计126 kV GIS用套管,对于保证126 kV GIS设备的安全可靠运行具有重要意义。采用有限元电场分析计算方法优化设计126 kV GIS用套管的绝缘结构,优化其内部屏蔽罩单R形状为多R圆弧过渡,优化后其电场强度较原结构降低了13.35%,优化后的126 kV GIS用套管顺利通过了整套绝缘型式试验,提高了绝缘安全裕度。     

高压绝缘套管电场分析及结构优化

高压绝缘套管是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)高电压与地电位绝缘的重要元件,其均匀的电场分布与合理的结构是GIS安全运行的保证。笔者针对252 k V GIS高压绝缘套管结构设计与电场分布问题,以电磁场理论为基础,通过建立高压绝缘套管电场分布计算的数学模型和基于ANSYS软件的套管电场分布的仿真分析,对套管接地内屏蔽附近电场分布对套管外表面局部区域电场强度的影响进行研究,并据此对套管内屏蔽进行结构设计。套管内屏蔽结构参数的优化结果表明,套管外表面的最大切向场强降低了约29%,使其绝缘性能有了明显的提高。     

550kV GIS用端部屏蔽绝缘结构优化设计

550kV电网是我国的重要网架,550kV高压GIS设备是保证其安全可靠运行的关键设备。550kV端部屏蔽是550 kV GIS设备的重要组成部分,优化设计550 kV端部屏蔽,对于保证550 kV GIS设备的安全可靠运行及其雷电冲击耐受电压试验的顺利通过具有重要意义。采用有限元电场分析计算方法优化设计550kV端部屏蔽的绝缘结构,优化其屏蔽罩形状为多R圆弧过渡,优化后其上电场强度较原结构降低了18.9%,优化后的550kV端部屏蔽结构顺利通过了整套绝缘型式试验,大大提高了其绝缘安全裕度。     

GIS盘式绝缘子三维电场计算及其逆问题分析

随着GIS的小型化和三相共箱化,GIS用盘式绝缘子的电气性能也越来越受到设计者的关注。为了给盘式绝缘子工程的实际绝缘配合设计提供必要的数据和理论支持,采用有限元法对126 kV GIS盘式绝缘子表面的电场和电位分布进行了数值仿真。计算不同施压方式下GIS盘式绝缘子凸形和凹形表面的电场分布情况以及相应的电场强度最大值并分析它的电场强度分布规律,获得了影响GIS盘式绝缘子表面绝缘的主要因素。在此基础上对进行电场逆问题求解,实现了绝缘子表面和导体屏蔽均压罩的结构优化设计。     

基于LabVIEW的真空开关真空度在线监测系统研究

开发了真空开关真空度在线监测系统,基于屏蔽罩的电势和屏蔽罩外的电场强度关系,采用自制电场传感器测量在屏蔽罩外侧的场强,并通过LabVIEW来实现系统管理和信号处理,实验结果表明,该监测系统能有效地监测到真空开关真空度衰减的情况。     

1100kV GIS隔离开关的电场数值计算与分析

为了解特高压GIS隔离开关气室内部的电场强度分布情况,建立了两种典型结构的1100kV GIS隔离开关气室三维静电场数学模型。基于电场数值分析理论,采用有限元分析方法实现了大型实际工程电磁场问题的三维电场精确计算。对隔离开关的气室进行详细电场计算的结果表明,接地开关触头间隙是场强集中的区域,盆式绝缘子的结构尺寸的合理设计可以有效改善电极屏蔽罩区域的电场分布。对比两种隔离开关的电场强度分布结果可知,2种不同结构的对应区域场强最大值以及电场分布稍有差异,但都具有一定的绝缘裕度。电场分析所得的结果,为特高压隔离开关气室的整体和内部结构的进一步优化设计提供了理论依据。     

并联电容器组对高压SF6断路器内部电场分布的影响

采用模拟电荷法对高压ＳＦ６断路器断口附近复杂三维场域进行了电场计算,得到了不同截面等电位线的分布情况及电场分布图。计算结果表明,在整个场域中,屏蔽罩和并联电容器组起到了很好的均匀电场的作用;场强较大值出现在静触头小罩形体顶角处。     

126kV户外真空断路器灭弧室电场仿真计算

采用有限元软件对126kV户外真空断路器的灭弧室内部电场进行了仿真计算，考虑了灭弧室内部各种屏蔽罩对电场分布的影响，得出了一些有益的结论，为户外真空断路器的设计提供了理论基础。     

气体绝缘金属封闭开关设备接地开关短路事故分析

以一起气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulator switchgear,GIS)接地开关短路事故为例,分析事故发生的原因是隔离开关气室内金属异物在电场力和机械振动的作用下,引起盆式绝缘子沿面放电,导致绝缘破坏;在重合闸过程中,盆式绝缘子再次发生放电,电弧在气流的作用下,引起隔离开关静触头屏蔽罩与筒壁发生短路,...     

72.5kV真空灭弧室电位和电场分布研究

为分析72.5 kV真空灭弧室的电位分布和电场分布及其影响因素,建立了其轴对称有限元分析模型,计算了其电位分布和电场分布,研究了真空击穿的面积效应,并分析了主屏蔽罩的结构尺寸及多个屏蔽罩对真空灭弧室内部电场分布的影响。结果表明:真空灭弧室动静触头之间、触头和屏蔽罩之间的电位变化比较显著,灭弧室内部电场分布不均匀;随着触头间隙距离、触头半径及倒角部分曲率半径的增大,触头表面有效面积将增大,而灭弧室内部最大场强将有所减小;增大主屏蔽罩的半径和长度,可以使屏蔽罩两端的场强有所减小,在真空灭弧室内安装多个屏蔽罩,可以改善内部电场分布。计算结果可为高电压等级真空灭弧室的优化设计提供参考。     

110 kV GIS同频同相交流耐压试验中三工位隔离开关内部电场分布特性

同频同相交流耐压试验技术因无须GIS母线全停,可以显著地提高供电可靠性,近年来在GIS改扩建工程中得到了广泛应用。目前110 kV GIS普遍采用三相共筒式结构,同频试验过程中三工位隔离开关断口或相间可能会存在击穿的风险,需要对三工位内部电场分布进行分析。采用有限元法对同频同相试验技术在110 kV三相共筒式GIS耐压试验中三工位隔离开关内部电场进行了分析,仿真中结合实际试验过程中的加压要求和加压过程所对应的边界条件,获得了试验中三工位隔离开关内部不同位置的电场分布特性,得到了不同加压方式电场较大的位置,在此基础上,对内部结构参数对电场的影响规律进行了分析,研究结果可以为同频同相试验技术在110 kV GIS耐压实验中的应用提供了理论和数据支撑。     

GIS用SF6高压断路器电场与电压分布计算软件

针对GIS用SF6高压断路器体积小型化带来的电场分布不均匀问题,计算高压断路器内部三维电场分布来优化其内部结构显得尤为重要。为此基于APDL语言开发了一种实用的电场和电压分布计算软件,APDL是ANSYS的二次开发语言,具有参数化操作的特性,使工程人员在无需掌握有限元软件ANSYS的情况下,利用有限元法计算GIS高压断路器内部的三维电场和电压分布。该软件操作灵活、简洁,可选择不同的工况测试模式,计算相应的电场和电压分布,是一种较实用的电场计算软件。     

330kV单断口SF_6断路器灭弧室内全场域电场数值分析

运用四边形八结点等参元有限元法对不同结构的330kV单断口SF_6断路器灭弧室的全场域进行了电场数值计算.通过对比数值计算结果,讨论了均压电容器、电客器屏蔽罩、动触头屏蔽罩对电场分布的影响.     

Electric field optimization design of a vacuum interrupter based on the Tabu search algorithm

During interruption in the vacuum interrupter, the re-ignition between the contact and the shield is influenced by the shape of the contact and size of the shield. The design of the contact and the shield is an intricate optimization problem. In this paper, the Tabu search algorithm is applied to optimize the contacts of a 35 kV vacuum interrupter. The optimization design is based on electric field computation using the finite element method. By solving the inverse problem, the optimization of the contacts is achieved, and a reasonable distribution of the electric field is obtained. Based on the combinatorial optimization Tabu search algorithm, an improved universal algorithm for continuous variables global optimization is proposed.