±400kV高压直流电缆绝缘厚度设计与验证

本研究以±400 kV高压直流模型电缆为研究对象,开展了直流耐压试验和冲击耐压试验,获取模型电缆在最高运行温度下的直流击穿电压和冲击击穿电压,求解其在直流击穿电压和冲击击穿电压下的电场分布;基于平均场强法和最大场强法分别设计±400 kV高压直流电缆绝缘厚度,并计算了直流电压和冲击电压下绝缘层电场分布;通过对比±400 kV高压直流电缆和模型电缆的电场分布,最终得出了±400 kV直流电缆绝缘厚度.结果表明:采用平均场强法进行高压直流电缆绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于冲击电压;而采用最大场强法进行绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于直流电压.     

牵引变电所干式变压器绝缘垫块放电频发原因研究

为研究牵引变电所27.5 kV配电干式变压器主要的两种绝缘垫块的电气性能,测试了不饱和聚酯团状模塑料(DMC)和环氧树脂复合材料(ERC)制成的绝缘垫块的直流泄漏伏安特性、工频耐压特性和工频梯级电压下的局部放电特性,并对绝缘垫块表面进行扫描电镜分析。结果表明:绝缘垫块的直流泄漏电流随电压的升高呈指数增长,直流电压高于18 kV后电极周围出现放电;DMC垫块和ERC垫块的工频闪络电压分别为100 kV和102 kV,工频局部放电起始电压分别为27.5 kV、25.0 k V,当工频电压为27.5 k V时,DMC和ERC垫块的局部放电视在放电量分别为25.0 pC、65.5 pC。牵引变电所配电干式变压器放电故障频发的主要原因是两种绝缘垫块的电气绝缘性能不佳,应增加配电干式变压器绝缘垫块耐压和局放等技术要求。     

±1100kV特高压直流换流阀试验用高压直流串级发生器的绝缘耐压分析

为在实验室条件下进行±1 100 kV特高压换流阀绝缘型式试验,需要对用于试验的高压直流串级发生器能否满足绝缘耐压要求进行分析。利用ANSOFT SIMPLORER软件对装置进行电路理论分析计算以及利用ANSOFTMAXWELL有限元软件对其进行三维结构的电场强度仿真分析。仿真得到最大场强为22.62 kV/cm,与空气击穿场强25 kV/cm较接近,结果与装置输出1 843 kV时,装置顶部与实验室顶部钢梁间的空气间隙空气被击穿相吻合。为进一步降低场强,对装置进行优化分析,并得出优化后的电场强度最大值为20.66 kV/cm,低于空气击穿场强。因此认为,若不考虑空气温湿度等条件的影响,在现有试验室条件下,试验室设备具备±1 100 kV特高压换流阀绝缘耐压试验的能力。     

脉冲电容器简化模型的电场计算及击穿分析

本文对重复频率运行的脉冲电容器的击穿机理进行了深入的研究，并用有限元法对全膜脉冲电容器模型进行了计算，计算结果显示；放电段，电极边缘附近的膜及油中都出现场强较大的单元，其数值表明，放电时出现的振荡极可能造成油中的局部放电，局部放电的累积效应最终会造成绝缘击穿。此研究为全膜脉冲电容器设计提供了依据。     

绝缘护套包覆对500 kV输电线路导线与杆塔间空气间隙击穿特性的影响

为有效解决输电线路风偏放电问题,对输电线路及金具进行绝缘包覆以提高放电击穿电压,仿真和试验研究了绝缘护套包覆对500 kV输电线路模拟杆塔中导线与塔身间空气间隙击穿特性的影响.试验过程中,对单导线及4分裂导线分别施加1 min1.1倍工频相电压(318 kV),通过改变导线与杆塔间距研究不同间距下的耐压情况.仿真结果表明,导线包覆绝缘护套后,其表面最大场强随间距增大而降低:裸导线空气间隙击穿电压与间隙距离呈线性关系;单导线包覆绝缘护套后可缩短13.6％的间隙距离,4分裂导线包覆绝缘护套可缩短9.3％的间隙距离;击穿点均位于绝缘盒连接处,其原因是此处以室温硫化硅橡胶填补缝隙密封时施工密封不严.绝缘护套包覆导线及金具措施可有效提高输电线路导线与杆塔间空气间隙击穿特性,但应严格控制施工工艺以提高实际效果.     

220kV/3kA冷绝缘高温超导电缆电流引线设计

电流引线的最小漏热优化和电气绝缘设计是220kV/3kA冷绝缘高温超导电缆终端设计的重要方面。为此,根据Weidemann-Franz定律分析了传导冷却方式下铜、铝材料电流引线的漏热情况,应用平均值法计算了最小漏热时铜、铝引线的长度、截面积、半径。结果表明,通过3kA电流时,截面积240mm2、长309.6mm铜引线和截面积400mm2、长308.0mm铝引线均满足最小漏热要求,单根引线每kA电流漏热分别为42.7 W和43.1 W。选用环氧树脂DW-3作为导体层电流引线的外部绝缘,制作样品进行了液氮环境下的工频击穿试验,得到了其击穿场强13kV/mm,推导了绝缘厚度和低温终端内半径的关系。结果表明,220kV低温终端内半径140mm,铜引线DW-3绝缘厚度22.0mm、铝引线DW-3绝缘厚度21.5mm均能够满足绝缘强度要求,并可与常规220kV室温终端配合。     

一起220kV变压器内部放电事故分析及处理

介绍了一起220kV变压器内部放电事故及处理情况,对绕组与上铁轭间绝缘垫块的结构和功能进行了分析,对绝缘垫块的固定形式进行了改进,运行情况及数据证明了该改进措施的合理性和有效性.     

大型水轮发电机定子绕组端部电场分布特性研究

为分析大型水轮发电机定子绕组端部电场分布特性,寻找端部电场薄弱环节,本文建立三维有限元仿真模型,分析了异相间和同相间模拟绕组电场分布和电位分布,并通过紫外成像仪进行实际试品的电晕检测试验加以验证和分析.结果 表明:异相间模拟绕组的电场薄弱位置处于绝缘间隔垫块周围,在额定18kV电压下,异相间模拟绕组绝缘间隔垫块的最大电场强度为8.38kV/cm,相较于同相间模拟绕组"R"角和出槽口的电场薄弱部位,异相间模拟绕组的绝缘间隔垫块在实际试验中更先发生电晕放电.     

±500 kV柔性直流换流阀电场分布及绝缘特性研究

采用静电场有限元数值方法,对自主研发的±500 kV柔性直流换流阀的内绝缘和外绝缘特性进行了分析计算。按照子模块最大保护电压,校核换流阀的内绝缘特性;按照阀支架雷电冲击试验,校核换流阀的外绝缘特性。计算结果表明,自主化±500 kV柔性直流换流阀阀塔内部空气中最大电场强度为1.017 kV/mm,屏蔽系统最大电场强度为1.619 kV/mm,底部支撑绝缘子处最大电场强度为2.941 kV/mm。以3 kV/mm作为起晕场强判据,雷电冲击试验下,阀支架无起晕现象。试验结果表明,采用当前换流阀设计方案,换流阀顺利通过型式试验,无闪络、击穿放电现象,冷却系统无损坏。研究结果为±500 kV柔性直流输电系统换流阀绝缘设计提供了参考。     

油液金属颗粒对500kV变压器出线装置电场的影响

近年来发生多起由出线装置绝缘击穿引起的变压器事故,初步分析表明油液金属颗粒度超标是上述事故的主要原因之一。通过建立考虑油液金属颗粒的500 kV交流变压器出线装置三维电场有限元仿真模型,研究金属颗粒尺寸和位置对出线装置电场的影响;同时,在考虑金属颗粒的情况下,研究均压球圆弧结构和油隙宽度对变压器绝缘的影响,并初步提出优化措施。结果表明:油液金属颗粒的存在可增大出线装置油隙间的最大场强,该最大场强随颗粒半径的增加而增大,甚至大于油隙许用值引起局部微放电;金属颗粒在交流电场下的振荡及放电产生的气泡可加剧电场畸变,并加速绝缘劣化进程;增大均压球圆弧半径和油隙宽度可在一定程度上降低金属颗粒作用下油隙间的最大场强,并提高油隙的绝缘裕度,可为事故分析及处理提供参考。     

新型闪光X射线二极管绝缘结构设计

小型脉冲X射线系统用于流体动力学实验和武器物理规律、常规武器设计等的研究,为研制较高性能的便携紧凑型闪光X射线二极管,介绍了冷阴极X射线二极管的工作原理;阐述了二极管绝缘结构设计原则;采用数字模拟计算辅助设计设计了一种新型的紧凑型轴向绝缘结构的X射线二极管并给出了设计参数。计算结果表明:二极管的工作场强低于真空闪络场强;所有三相点的工作场强均满足绝缘要求。通过模拟计算结果改进了结构设计以利于在狭小空间进行闪光照相。     

500kV XLPE电缆绝缘中树枝化现象的述评

介绍日本开发 5 0 0 k V XL PE电力电缆时研究树枝化现象的形成 ,评述 XL PE电缆形成电树和水树与场强的相关性、树枝引发场强和长期寿命特性的研究结果 ,说明由此确定 5 0 0 k V XL PE电力电缆的绝缘设计。     

外加电压及绝缘温差对XLPE直流电缆电场分布的影响

为了明确交联聚乙烯绝缘直流电缆电场随外加电压和绝缘温差的分布规律,基于有限元仿真分析方法,对±500 kV交联聚乙烯绝缘直流海缆进行了不同外加电压和绝缘温差下的电场分布研究,并与拉普拉斯场强计算方法进行对比。结果表明,通过拉普拉斯场强计算方法得到的直流电缆绝缘场强呈稳定分布,而有限元仿真情况下可见随着绝缘温差升高直流电缆绝缘场强会出现场强翻转情况,并且场强分布同时受绝缘温差和外加电压影响,外加电压增大将导致场强翻转对应的绝缘温差降低。     

A study of partial discharges from water droplets on a siliconerubber insulating surface

This paper presents measurements of partial discharge (PD) from water droplets on a silicone rubber insulating surface in an ac field. Tests are done by placing droplets on the surface using a micro-pipette, and by condensing water in a controlled humidity chamber. The field enhancement factor due to droplets placed on the insulation surface is experimentally and numerically determined. Values in the range of 3.8 to 6.3 are obtained depending on the size and number of droplets. The time resolved analysis of PD from water condensation indicates a threshold field, between 3.0 and 3.5 kV/cm, above which the PD activity increases with time, and brings the insulation to a surface breakdown. The corresponding field enhancement factor obtained for the condensation experiments is between 5.8 and 6.8. The results therefore suggest that the PD activity on the hydrophobic surface can be used effectively to learn about the insulation surface conditions     

±400 kV换流变压器阀侧套管绝缘结构设计

±400 kV换流变压器阀侧套管的设计裕度均低于特高压等级换流变压器套管,且±400 kV换流变压器阀侧套管在换流阀厅用量较大,因此有必要针对±400 kV换流变压器阀侧套管绝缘结构设计进行具体分析讨论.分析了±400 kV换流变压器阀侧套管双导电管结构的发热机理,从理论解析角度给出了双导电管结构的设计尺寸,进一步优化设计了套管的芯体绝缘结构,从内、外绝缘配合的角度给出了套管的外绝缘设计方案,并对其整体电场分布情况进行了校核计算:工作电压下其径向电场强度控制在3.11 kV/mm,工频耐压下其轴向电场强度控制在0.51 kV/mm,均满足±400 kV换流变压器阀侧套管设计电场强度控制要求.对研制完成的±400 kV换流变压器阀侧套管进行型式实验,结果表明所研制的套管通过了工频干耐受电压试验并局部放电测量、雷电冲击干耐受电压试验和温升试验等典型型式试验.     

超、特高压交流变压器出线绝缘结构的设计和应用

高压出线绝缘结构是超、特高压交流变压器主绝缘结构的重要组成部分,直接影响变压器整体的电气性能、制造成本、生产周期和装配的工艺性等多个方面。因此超、特高压变压器出线绝缘结构的研究和优化设计、国产化制造对于提高变压器的绝缘可靠性、经济性和整体制造水平有着重要的工程应用价值。为此,在介绍大型变压器出线绝缘结构的基础上,采用有限元法进行绝缘出线结构电场分析计算,给出优化设计结果和工程应用实例,长期安全运行及产品试验结果验证了优化设计的可靠性和可信性。针对国内1700、750和500 kV变压器出线装置的研发过程进行了深入的探讨,分析了超、特高压变压器出线装置国产化的可行性及其今后的发展趋势。     

变压器中性点过电压分析与绝缘配合

电力系统发生不对称短路、非全相运行和雷击等故障时,变电站变压器中性点会出现较高的过电压,严重影响中性点绝缘的可靠性,因此需要对变压器中性点过电压和绝缘配合开展研究。文章在PSCAD/EMTDC中搭建110 kV输电系统仿真模型,计算分析线路发生各种故障时的中性点过电压,依据仿真所得过电压值,确定放电间隙距离以实现更加优化的绝缘配合。结果表明,线路发生单相接地故障时中性点最高过电压为117.73 kV;发生单相断线时中性点最高过电压为52 kV;发生雷击时中性点最高过电压为118 kV;采用放电间隙并联避雷器的中性点保护方式时,选取放电间隙距离为13 mm～14 mm时能达到最优的绝缘配合效果。该研究结果可以为110 kV变压器中性点的绝缘配合优化提供重要的理论和实验参考依据。     

Common insulating properties in insulating materials

Insulating materials exist in a variety of different forms, including gas, liquid, solid, and vacuum, and different forms of insulating materials have significantly different dielectric strengths and insulating properties. Power transmission/substation facilities for UHV AC and 500 kV DC power transmission and 500 kV underground power transmission facilities have been designed and constructed by taking advantage of the insulating properties of various insulating materials and structures so that they conform to the demanded insulation specifications. Conventionally, insulating material technology has been developed by making a close study of apparatuses and insulating materials individually. In this paper, as a new attempt, the insulating properties of various insulating materials/apparatuses are cross-sectionally compared and examined from an entirely new viewpoint through the assessment of commonalities and differences between them. A listing of lightning impulse and AC dielectric strength data is prepared and systematically positioned from the standpoint of material and structure, and compared and evaluated in a unified way from the viewpoint of typical indices of insulating properties including the "n" value of the V-t characteristic, Weibull parameters, and impulse ratio. Further, an insulation assessment of apparatuses is systematically made with consideration given to their sizes and structures as well as the insulating materials themselves. As a result, it was found, for example, that the design field strengths of power capacitors were high and those of generators were not, and there was a noticeable difference in design field strength between SF/sub 6/ gas insulated apparatuses and oil-immersed transformers. It is expected that the analysis conducted from an entirely new angle may provide a new approach to the development of apparatus insulation technology and to the rationalization of insulation design.     

27kV级发电机定子线圈绝缘研制

随着电力行业的飞速发展，国内迫切需要单机容量达百万级的发电机。到目前为止，27kV级的定子线圈的试制研究在国内尚属首次，27kV定子线圈主绝缘的研究对1000MW级的大型汽轮发电机的国内制造起着至关重要的作用。本文介绍了27kV定子线圈的研制过程，探讨了27kV定子线圈的绝缘结构，从介质损耗、主绝缘击穿强度、机械强度、玻璃化温度、快速电老化和防晕等方面，对27kV定子线圈主绝缘的性能进行了研究，并与国外同类线圈主绝缘进行了对比，得出自行研制的27kV级定子线圈的主绝缘基本达到国外同类产品的要求的结论。     

超高压电力变压器主绝缘电场计算

绝缘是电力变压器的重要组成部分,它影响着电力变压器的运行可靠性以及经济性.在超高压和特高压电力变压器绝缘设计中,主绝缘电场的分析计算是绝缘结构设计的主要内容,而变压器高低压绕组间的主绝缘电场分布是主绝缘结构设计的基础.分别使用数值计算法和解析法计算了110kV变压器高低压绕组间的主绝缘电场并对计算结果进行了比较,结果显...