稍不均匀电场中绝缘子附近导电微粒受力分析

建立稍不均匀电场中绝缘子附近的自由导电微粒所受作用力的2-D计算模型,通过对微粒表面Maxwell应力张量进行计算,得到微粒在电场中所受的静电力。改变电极倾斜角、绝缘子材料以及绝缘子的外形,对影响自由导电微粒运动的因素进行了分析,结果显示通过减小高压电极倾斜角度,减小绝缘子材料的介电常数,并采取合适的绝缘子外形, 可减小微粒受到的向上的静电力和微粒受到的指向绝缘子方向的水平静电力,从而可以减小微粒浮起和附着于绝缘子表面的概率。     

特快速瞬态过电压和雷电冲击作用下特高压GIS绝缘特性

随着电压等级的提高,气体绝缘开关设备(GIS)的额定雷电冲击(LI)耐受电压和特快速瞬态过电压(VF-TO)水平的差异越来越小,由VFTO引起的绝缘事故也日益严重。为研究特高压GIS在VFTO下的绝缘耐受水平,设计了VFTO模拟产生装置,研究了不同气压下SF6棒-板和球-板间隙在VFTO和雷电冲击下的绝缘特性。实验结果表明:稍不均匀电场间隙在VFTO下的击穿电压高于雷电波;对于高气压下棒-板间隙,负极性VFTO下的击穿电压和伏-秒特性曲线位于雷电波之下;雷电冲击下棒-板间隙极性效应在一定的气压下会出现反转现象。分析表明:在不同冲击波前和振荡波尾的VFTO和雷电波作用下SF6气体间隙击穿特性的差异与放电过程中空间电荷行为的差异有关。     

2.5MV特快速瞬态过电压发生器

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）以其占地面积少、密封性好,受环境影响小,运行可靠、维修周期长等优点在中国电网中得到了广泛应用。在330kV以上电压等级的系统中,开关动作产生的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）对系统有很大危害。为满足特高压GIS中VFTO的模拟,利用6MV敞开式冲击电压发生器与陡化装置结合的方法,研制出一种模拟VFTO产生的装置。通过增加GIS母线长度来补偿回路固有电感的影响,以及通过控制陡化间隙的击穿电压来控制输出电压幅值,使该装置可以输出幅值为2.5MV、高频振荡达到35 MHz的电压波,能够满足特高压试验对VFTO模拟的要求。采用外加积分器方式,制作了一种锥形电容传感器来测量该装置产生的电压波,测试结果表明该电容传感器可以满足试验的要求。     

直流GIL盆式绝缘子的表面电荷分布

直流气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal-enclosed transmission line,GIL)盆式绝缘子的稳态电场按介质电导率分布,在长期直流电压作用下,绝缘子表面会积聚电荷,引起局部电场畸变,威胁设备的安全运行。因此有必要对直流盆式绝缘子表面电荷积聚现象进行研究,掌握准确的电荷测量技术、电荷反演计算方法和绝缘子表面电荷积聚特性,为提高盆式绝缘子的绝缘水平提供参考。文中研制了一套新型盆式绝缘子表面电荷测量装置,能够控制探头以等距垂直姿态对绝缘子曲面进行扫描式测量;采用同心圆环电极对静电容探头进行了标度,获得其空间响应函数,并基于矩阵的Cholesky分解法对绝缘子表面电荷分布进行了反演计算。实验研究了不同直流电压作用下,±200 kV直流盆式绝缘子表面电荷积聚和消散特性,并根据实验和仿真计算结果,提出了不同条件下适用的表面电荷分布模型。文中对深入认识直流盆式绝缘子的表面电荷积聚现象、完善电荷积聚机理具有重要意义。     

火花放电喷射等离子体触发气体开关导通特性及工作模式分析

为理解喷射等离子体触发气体开关的导通过程和触发机理,利用高速分幅相机拍摄火花放电喷射等离子体触发气体开关的导通过程,结合开关导通时延测量,研究了该开关在10%~90%工作系数下的触发导通特性,分析了开关在高、低工作系数下的导通过程和工作模式。结果表明,火花放电喷射等离子体触发气体开关在10%~90%的极宽工作系数范围内能可靠触发导通,导通时延随工作系数提高而逐步从数十μs减小至数百ns。低工作系数时气体开关为慢导通模式,导通过程可分为喷射等离子体形成阶段、喷射等离子体快速发展阶段、喷射等离子体发展饱和阶段和主间隙放电4个阶段,其导通延时受工作系数和触发脉冲幅值的影响,为数μs至数十μs。随着开关工作系数提高,开关由慢导通模式逐步过渡到快导通模式,导通过程只包括喷射等离子体形成阶段和主间隙放电两个阶段,放电发展过程较为迅速,导通时延约为数百ns。     

增强型等离子体喷射装置及其触发极限

江苏–白鹤滩±800 kV特高压混合直流输电工程中,采用可控避雷器实现柔性直流母线的过电压保护,但是当可控避雷器不能满足泄能需求时,亟需超快速动作旁路保护开关在1 ms内将柔性直流母线快速接地,实现对系统的保护。兆伏级SF6气体触发间隙具有高耐压、大通流、经济性好的优点极具工程应用的潜力,但实现其在极低工作系数下的触发导通极为困难。文中首次设计了一种增强型等离子体喷射装置,通过聚四氟乙烯毛细管内金属丝电爆炸的方式产生稠密的热金属等离子体并喷射至间隙中,实现了高气压SF6中等离子体喷射高度的显著提升。并研究了铝丝直径、触发电压和环境介质气压对等离子体喷射特性的影响规律,研究结果表明：铝丝直径越大、触发电压越高、环境介质气压越低,装置的喷射能力越强。当触发电压为–4 kV、铝丝直径为800μm时,等离子体在0.5 MPa SF6中最大喷射高度超过8 cm。最后,通过实验研究了增强型等离子体喷射装置的触发极限,在上电极电压–80 kV(工作系数低至4.22%)时,仍能够可靠触发间隙距离9 cm长的兆伏级SF6气体开关导通,平均导通时延(542±43)μs,满足工程需求。     

Plasma Sheet Actuator Driven by Repetitive Nanosecond Pulses with a Negative DC Component

A type of electrical discharge called sliding discharge was developed to generate plasma aerodynamic actuation for flow control. A three-electrode plasma sheet actuator driven by repetitive nanosecond pulses with a negative DC component was used to generate sliding discharge, which can be called nanosecond-pulse sliding discharge. The phenomenology and behaviour of the plasma sheet actuator were investigated experimentally. Discharge morphology shows that the formation of nanosecond-pulse sliding discharge is dependent on the peak value of the repetitive nanosecond pulses and negative DC component applied on the plasma sheet actuator. Compared to dielectric barrier discharge (DBD), the extension of plasma in nanosecond-pulse sliding discharge is quasi-diffusive, stable, longer and more intensive. Test results of particle image velocimetry demonstrate that the negative DC component applied to a third electrode could significantly modify the topology of the flow induced by nanosecond-pulse DBD. Body force induced by the nanosecond-pulse sliding discharge can be approximately in the order of mN. Both the maximum velocity and the body force induced by sliding discharge increase significantly as compared to single DBD. Therefore, nanosecond-pulse sliding discharge is a preferable plasma aerodynamic actuation generation mode, which is very promising in the field of aerodynamics.     

高压输电线路和变电站雷电防护的现状与发展

综述了国内外各种防雷研究成果:分析了架设避雷线、降低杆塔接地电阻、安装线路避雷器等常规输电线路防雷措施的特点及局限性,介绍了新型输电线路结构、防雷保护间隙、可控放电避雷针等输电线路防雷新技术;论述了变电站直击雷防护和进线段保护的具体措施,以及站内重要电气设备如变压器、断路器、电抗器等的防雷保护,探讨了变电站接地网的降阻技术。指出输电线路和变电站的防雷是一个综合性课题,在防雷工程实践中,根据技术经济比较设计最适宜的综合防雷保护方案,以及进一步研究和完善适合于特殊地理环境的防雷新技术是今后的两个主要研究方向。     

分布式光纤XLPE电缆温度在线监测技术

电力电缆线路运行温度在线检测技术是当前及时发现电力电缆线路的局部过热点位置、检测运行线路的绝缘状态、计算导体载流量的首选技术措施。为此,基于光频域反射OFDR测温法研究了一种能实现长距离大范围的新型测温技术——分布式光纤测温技术,实现了电缆温度的实时测量,并探讨了使用测温技术进行绝缘在线监测的可能性。     

10kV交联-油浸电缆中间接头绝缘故障的早期发现

通过对 10kV交联—油浸过渡型电缆中间接头进行的介损和局放试验 ,可早期发现其绝缘故障 ,对研究其集中性缺陷机理 ,规避技术风险很有必要