GIS中盆式绝缘子沿面放电的新特征气体CS_2

盆式绝缘子沿面放电是气体绝缘组合电器(GIS)的主要绝缘故障形式。为监测盆式绝缘子的绝缘状况,研究GIS内环氧树脂固体绝缘介质发生沿面放电情况下SF6特征分解产物的变化规律,在小型模拟平台上试验发现,CS2是盆式绝缘子沿面放电时SF6气体生成的产物,并在110 k V GIS母线段实体绝缘子沿面放电试验中得到验证。用B3P86量子化学理论计算方法,得出了SF6在盆式绝缘子沿面放电条件下CS2的产生途径和能量条件。试验与理论计算结果表明,盆式绝缘子等固体绝缘介质发生沿面放电时GIS的内部发生复杂的化学反应,会有多种途径生成CS2,且由盆式绝缘子等环氧树脂介质表面炭化后提供碳源。CS2是一种可用于GIS中盆式绝缘子沿面放电故障诊断的特征气体。将CS2作为特征气体应用于生产实际检测,成功发现多起运行中的GIS涉及盆式绝缘子沿面放电导致绝缘损坏的潜伏性缺陷。     

典型吸附剂对GIS固体绝缘介质放电特征气体变化规律影响

为降低化学诊断法进行气体绝缘组合电器(GIS)内固体有机绝缘介质放电诊断时吸附剂的影响,通过设置沿面放电缺陷模型进行模拟试验,重点关注了活性Al_2O_3、KDHF-03等五种吸附剂对固体绝缘介质放电特征的影响。结果表明:典型吸附剂对含碳特征气体的整体吸附率均明显小于含硫特征气体,除对COS有一定吸附作用外(吸附率不超过40%),其他三种含碳特征气体(CF_4、CS_2和CO)基本不受吸附剂影响或影响较弱;利用特征气体CF_4含量的增长规律进行GIS有机绝缘介质绝缘缺陷诊断可忽略吸附剂影响,吸附剂存在条件下CS_2仍可有效判断放电是否与有机绝缘介质相关,COS的产生标志着有机绝缘介质放电程度进一步严重,且吸附剂的作用在一定程度上降低了COS反映放电程度的灵敏性;利用诊断特征量C(COS+CS_2)/C(SO_2F_2)呈现的与放电程度的正相关性判断GIS内固体有机绝缘介质放电缺陷严重程度可有效降低吸附剂的干扰。     

HF和H_2S作为气体绝缘组合电器绝缘缺陷诊断特征气体的有效性

局部放电特征气体监测是实现气体绝缘组合电器(GIS)缺陷预警的重要依据和手段。为探索潜在特征气体HF和H_2S与放电类型和程度的关联,在模拟试验平台上设置金属尖端放电、自由金属颗粒放电、气隙放电和沿面放电等四种典型放电模型。首次重点关注不同放电缺陷下HF和H_2S的变化规律,并在此基础上研究5A、F-03、KDHF-03等三种典型分子筛吸附剂对两种分解产物变化规律的影响。试验结果表明,HF和H_2S是GIS内两种重要的放电特征气体,其中HF可有效反映强局部放电,H_2S可用于表征较严重的涉及盆式绝缘子等环氧树脂固体介质放电;HF和H_2S活泼的化学性质和吸附剂对二者较强的吸附作用,决定了HF和H_2S特征气体难以在GIS气室内长期稳定存在。因此,开展HF和H_2S在线检测技术研究及应用对利用化学诊断法准确评估GIS的绝缘状态具有重要意义。     

GIS典型放电条件下SF_(6)气体分解产物与故障能量和故障类型对应关系研究

通过研究在GIS内部金属突出物、自由导电微粒、绝缘子表面污秽和绝缘子外气隙四种典型局部放电故障模型下SF_(6)气体分解产物与故障能量、故障类型三者间的关系。提出利用SO_(2)F_(2)、SOF_(2)、SO_(2)、CF_(4)、CO_(2)5种SF_(6)气体分解的典型特征故障气体的种类、比值判断GIS故障类型的方法,提出利用有效产气速率R_(RMS)与每秒平均放电量Q_(SEC)关系来判断放电程度及故障类型的方法。4种故障缺陷模型下,SOF_(2)都是检测到的主要分解产物。在相同放电电压下,4种故障缺陷模型中生成的气体总量顺序是,金属突出物>绝缘子表面污秽>自由导电颗粒>绝缘子外气隙,产生气体总量大小与施加电压大小成正比。相同故障能量下,金属突出物各特征气体产生的速率最快。CO_(2)和CF_(4)气体的占比大小可以反应故障是否涉及固体绝缘介质。     

252 kV GIS盆式绝缘子沿面缺陷下SF6分解产物变化规律研究

为了模拟运行工况GIS绝缘子沿面缺陷下的潜伏性和突发性故障,分析实际运行设备中SF_6气体的分解特性,搭建了252 kV真型GIS故障仿真实验平台,并在此基础上构建了SF_6气体分解产物检测系统。对盆式绝缘子发生局部放电和闪络情况下SF_6分解产物的连续变化进行监测。结果表明:在GIS盆式绝缘子沿面缺陷的短时连续监测过程中,并未发现含硫分解产物的产生。CO_2、CF_4含量在局部放电时均未有明显变化,且在发生多次闪络击穿后,两者的含量增加了7～10倍,可将其作为绝缘子沿面突发性故障的判断依据。在局部放电产生后,C_2F_6含量明显增加,但受放电强度的影响较小,而停止放电后其含量迅速降低,可以将其作为绝缘子沿面潜伏性故障的判断依据。CO含量在放电过程中变化较大,没有明显规律,可以将其作为绝缘子沿面放电缺陷的辅助判据。     

GIS盆式绝缘子用环氧树脂绝缘特性提升方案研究

盆式绝缘子是以环氧树脂为主绝缘材料的绝缘器件,在气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)内起到绝缘和支撑的作用,其绝缘寿命对GIS的稳定运行起到关键作用.目前GIS内常见的故障类型主要是由盆式绝缘子的绝缘问题引起的,因此提高盆式绝缘子的整体绝缘性能有助于保障GIS安全可靠运行.首先使用...     

一起 252 kV GIS 盆式绝缘子放电故障分析

对一起252 kV GIS盆式绝缘子在送电过程中以及在修复后的耐压试验过程中沿面闪络放电故障进行了分析,结合故障录波、SF_6气体分解产物检测等技术手段确定了故障气室位置,解体分析了盆式绝缘子沿面放电故障原因和发展过程,提出金属嵌件与环氧树脂结合处工艺处理不良以及基建安装时绝缘子表面清理不彻底是导致放电的主要原因,最后提出了GIS设备在设计、安装调试等方面的几点建议。     

固体绝缘沿面缺陷下的SF_6分解特性及机理

为了奠定气体产物检测法在固体绝缘沿面缺陷诊断中的应用基础,在实验室内的SF_6放电分解实验平台上探究了SF_6气体在固体绝缘沿面缺陷下的分解特性,同时利用量子化学计算方法对关键产物的生成路径进行了研究。结果显示,固体绝缘沿面缺陷下的特征产物主要包括SOF_2、SO2两种含硫含氧产物以及CO、CO_2、CF_4、CS_2等多种含碳产物。其中CO_2、CO、CS_2的体积分数在放电最后阶段分别从0.46×10~(-6)、4.22×10~(-6)、18.69×10~(-6)快速增长至2.05×10~(-6)、14.76×10~(-6)、27.77×10~(-6),可以认为其生成速率是判断缺陷严重程度的重要表征量。固体绝缘表面发生沿面放电时会发生复杂的反应,CF4主要通过碳氢化合物CH_x逐步与F、HF反应生成;CO来源于碳氢化合物的氧化脱氢反应;CO_2的生成则包括碳氟化合物氧化、CO氧化分解、碳氢化合物氧化脱氢等3个路径;CS_2可能经CH_x与S_2或H_2S反应生成。现场故障案例验证了该研究结论在实际生产应用中的实用价值。     

紫外成像法的GIS盆式绝缘子局部放电研究

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在电力系统中占有重要地位,盆式绝缘子是GIS内部重要的部件,其表面放电是影响GIS安全运行的重要因素,文中在盆式绝缘子表面设置了典型的绝缘缺陷模型,利用紫外成像仪记录了其表面放电引起紫外光子发射的整个过程,分析了典型放电缺陷模型下的放电电压与光子数之间的关系,对绝缘子表面放电进行了探索,取得的结论:1表面放电紫外光子数随着缺陷尺寸的增大有增大趋势,但是多次重复性实验表明存在饱和特性;2当模拟的同一种绝缘缺陷位于盆式绝缘子不同位置的时候,放电初始电压不同,相同电压下的光子数目也存在较大差异;3当绝缘缺陷距离导杆距离大于6 cm时,在相同电压下的放电明显减弱,产生的紫外光子数也明显减少。这些结论有助于后续对盆式绝缘子表面电荷特性的深入研究,同时也为现场检测GIS局部放电提供了依据。     

三相共箱GIS盆式绝缘子三维电场的计算分析

应用模拟电荷法以 1 1 0 k V三相共箱式 GIS中盆式绝缘子结构为例 ,对其三维电场分布进行了计算 ,并根据气体放电理论对该结构进行了绝缘校核。通过对数值计算结果分析 ,印证了该结构进一步改进尺寸的可行性。并为工程实际 GIS内盆式绝缘子结构绝缘配合的设计提供了必要的数据和理论支持     

GIS局部放电特高频在线监测系统传感器配置方案研究

笔者通过在一个220 kV GIS线变间隔断路器气室、母线气室和进线气室安装尖刺故障模型,在盆式绝缘子和绝缘衬垫上进行检测,验证了特高频传感器的灵敏度及衰减特性。结果表明:在外加电压7 kV、视在放电量为5 pC的试验条件下,UHF传感器就可以准确地检测放电信号,并准确判断放电类型及故障位置。试验发现局部放电产生的电磁波经过L型、T型、断路器仓、CT等结构,发生了明显衰减。不带金属屏蔽环的盆式绝缘子和绝缘衬垫,更有利于检测放电产生的电磁波信号。根据测试结果提出了合理的GIS局部放电特高频在线监测系统传感器配置方案。     

某110 kV GIS盆式绝缘子局部放电检测与解体分析

对一起110 kV GIS盆式绝缘子局部放电的异常信号,综合利用特高频、超声波、气体成分分析以及GIS重症监护系统等多手段进行了检测和分析,并通过时差定位精确锁定了放电源位于隔离开关气室。结合特高频图谱特征以及放电源的定位位置,判断该气室盆式绝缘子附近存在绝缘类放电。经开罐检查,该气室内盆式绝缘子与隔离开关导电杆之间的胶合处存在烧蚀痕迹,胶合处的装配工艺不良使得该部位出现毛刺以及气隙,形成不均匀强电场导致局部放电。该起盆式绝缘子放电是一起较为典型的绝缘类放电案例,可以为今后类似异常情况的分析处理提供了借鉴与参考。     

GIS盆式绝缘子表面缺陷的局部放电检测

盆式绝缘子是GIS设备中故障率较高的部件之一,尤其是盆式绝缘子的沿面闪络,对于GIS运行的安全性威胁极大。因此,对盆式绝缘子上可能引起故障的缺陷,特别是绝缘表面缺陷进行状态检测,以预防绝缘故障的产生,是现阶段研究的热点问题之一。文中以一个存在表面缺陷的实际GIS盆式绝缘子为例,使用多绝缘子对照方法测试了样品在高电压作用下的局部放电特性,并使用光电效应对实验结果进行了验证。根据实验结果对数据进行了分析,发现了放电伴随的光脉冲的强度与放电频率之间的相关性。文中的研究内容对于盆式绝缘子表面缺陷在现场的检测识别,以及绝缘子制造工艺的改进具有重要的参考意义。     

GIS盆式绝缘子表面缺陷及其诊断方法研究综述

盆式绝缘子作为气体绝缘组合电器（GIS）最薄弱的绝缘环节,其表面缺陷是提高GIS设备绝缘强度研究中的关键问题。本文首先介绍了气泡缺陷、异物缺陷、表面脏污以及裂纹缺陷等盆式绝缘子常见表面缺陷的产生和发展机理;其次分析总结了盆式绝缘子表面缺陷诱发闪络的发生机制,明确了盆式绝缘子表面电场分布及表面电荷积聚是影响绝缘子沿面闪络...     

750kVGIS设备交流耐压试验击穿故障分析

介绍750kV GIS设备交流耐压试验发生击穿放电故障后的检查结果,经分析为盆式绝缘子裂纹造成绝缘击穿放电。     

550kV GIS现场交流耐压试验下放电故障的定位与分析研究

笔者结合超声波在线监测、放电电压值和SF6分解产物测量等多种手段,定位和分析了某变电站550 kV GIS现场交流耐压试验下的4处放电故障,总结研究了这几次放电故障,讨论了盆式绝缘子沿面闪络的主要原因,探讨了沿面闪络与缺陷局部放电、表面电荷输运之间的关系,认为盆式绝缘子表面金属颗粒易于起始负电晕放电,积聚负表面电荷,进一步畸变表面电场,提供放电通道发展所需的电荷;同时当盆式绝缘子与电极接触不良时,认为此时沿面放电易于起始于三结合点处的介质阻挡电晕放电,该放电的发展与带电粒子的迁移扩散运动是形成沿面放电的前提条件。最后提出了GIS超声波故障定位与分析以及相关实验与理论研究的几点建议。     

SF6和环氧树脂在放电条件下的特征气体规律

环氧树脂浇注的盆式绝缘子在SF₆绝缘设备中应用广泛,而盆式绝缘子在放电故障下和SF₆的反应机理尚不明确,环氧树脂对SF₆放电分解机理的影响值得研究。文中旨在通过搭建环氧树脂和SF₆气体的针—板放电模型,研究二者在沿面放电下的分解气体规律。文中用逐步升压法模拟SF₆气体和环氧树脂在5种极间距下的放电情况,检测了CF₄、CO₂、SOF₂、SO₂F₂、SO₂、H₂S和CS₂等7种气体的体积分数,发现放电次数较少时主要成分是SOF₂、CF₄,其次是CO₂和SO₂,而SO₂F₂生成比较微量;放电达一定次数后CS₂、H₂S等气体才逐渐出现,体积...     

一起500 kV SF6气体电流互感器事故原因分析及防范措施

分析了永修500kV变电站一台500kVSF6电流互感器的事故原因,解体发现盆式绝缘子内表面有很明显的放电痕迹,通过分析得出由于盆式绝缘子质量不良,在运行中盆式绝缘子内表面产生局部放电,绝缘强度下降,最终导致设备绝缘被击穿,盆式绝缘子质量不良是事故发生的直接原因。并根据原因分析结果提出了相应的防范措施。     

基于数值仿真与多源聚类的GIS局部放电诊断与回归分析

为了更有效地指导GIS设备的状态检修工作,基于时域有限差分(FDTD)法仿真与多局部放电(简称局放)源聚类方法,诊断分析了一起1 100 kV气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子局放检测案例。首先,开展了现场与返厂试验下的GIS局部放电带电检测与定位,建立了与返厂测试工装结构相应的FDTD仿真模型,结合特高频(UHF)电磁波传播特性仿真,开展了多源局放定位技术研究。其次利用基于累积能量函数特征参量优化提取的多源局放分离算法,对该盆式绝缘子多UHF信号源开展了聚类分析;最后,利用GIS实验平台的回归模拟进一步分析了绝缘缺陷的检测差异性,验证了现场和返厂试验结果。试验结果表明:该特高压GIS盆式绝缘子检测发现的UHF谱图呈绝缘气隙类缺陷,但脉冲电流法下局放未见异常。局放聚类分析和定位结果表明:该盆式绝缘子一大一小2个UHF信号源,结合仿真的定位方法可有效减小常规定位计算方法的误差。回归分析表明:对于绝缘缺陷来说,UHF的灵敏度高于脉冲电流法,且随着试品电容量的增大,脉冲电流法的测试灵敏度逐渐下降,这可能是导致本盆式绝缘子中UHF信号与脉冲电流法检测差异的主要原因。研究结果可为GIS局部放电诊断提供参考。     

高压直流GIS母线绝缘性能研究北大核心CSCD

HVDC输电技术的快速发展对HVDC GIS研发提出了迫切需求。HVDC GIS母线的绝缘性能是其重要性能。文中对HVDC GIS母线结构及耐受的电压种类进行了介绍。对静电场仿真和恒定电场仿真数学模型进行了对比。介绍了影响HVDC GIS母线绝缘性能的因素。对320 kV HVDC母线工况1、工况2、工况3三种工况及盆式绝缘子带和不带地电位屏蔽环两种结构的电场分布进行了仿真分析,计算结果表明:在320 kV电压作用下,当盆式绝缘子不带地电位屏蔽环时,工况2盆式绝缘子沿面电场强度Eabs较工况1大142.7%;工况3较工况2大3.92%。原因在于环氧树脂电导率是SF6的106倍,而环氧树脂相对介电常数仅是SF6的6倍;且环氧树脂的电导率随着温度降低而减小。当盆式绝缘子带地电位屏蔽环时,3种工况下盆式绝缘子沿面电场分布接近,体现了地电位屏蔽环可以有效改善HVDC母线盆式绝缘子尾部电场,克服母线温度分布不均带来的不良影响。