冲击电压下SF_6棒-板间隙放电极性效应的反转现象

电压等级较高的系统中,由特快速暂态过电压(VFTO)引起的气体绝缘组合电器设备(GIS)绝缘事故日益严重。为给GIS绝缘结构的优化设计提供参考,研制了陡前沿冲击实验装置,并利用其研究了SF6棒–板间隙在VFTO和雷电冲击(LI)作用下的绝缘特性。结果表明稍不均匀和极不均匀电场下,SF6间隙放电均存在极性效应。稍不均匀电场下,正极性VFTO与雷电冲击50%放电电压均高于负极性。极不均匀电场中,随着气压增加雷电冲击下SF6放电出现了极性反转现象:气压较低时,负极性雷电冲击放电电压高于正极性;当气压高于某临界气压时,正极性雷电冲击放电电压高于负极性。出现极性反转的临界气压值与间隙电场不均匀系数相关,随电场不均匀度增加而减小。极不均匀场中,VFTO作用下,负极性50%放电电压较正极性高,但在较低气压时,会出现负极性VFTO放电电压低于正极性的现象。分析表明,极性效应反转是由不同极性电压下SF6间隙中空间电荷迁移和扩散的差异而形成的。     

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。     

SF6中绝缘子在快速振荡与非振荡冲击电压下闪络特性

研究极不均匀场中SF6气体－绝缘子界面在振荡与非振荡冲击电压下的闪络特性后发现绝缘子的闪络特性后与冲击电压的波头及波尾振荡频率均有很大关系。频率为4MHz的快速振荡冲击电压作用下,绝缘子的闪络电压明显低于非振荡冲击电压作用下的结果。     

电压上升率对GIS绝缘缺陷击穿特性的影响

随着气体绝缘金属封闭开关设备(gasinsulated switchgear,GIS)设备容量不断增大,现场越来越难以开展对应电压等级的雷电冲击试验,其产生的冲击试验电压的波前时间可能长达十几μs。探究长波前冲击电压波前参数对SF6气体间隙放电特性影响的研究,认识GIS中绝缘缺陷在冲击电压作用下的放电特性,是判定采用长波前冲击电压进行现场试验是否合理的前提与基础。主要探究了在棒–板电极和同轴母线针–板电极两种不同电极结构下,波前电压上升率(d U/dt)对SF6间隙击穿特性的影响规律。结果表明,2种结构电极间隙击穿电压随着电压上升率增加呈现U型变化趋势。研究表明U型曲线拐点电压与空间电荷"电晕稳定化"作用相关,且在U型曲线左右半支的击穿电压变化规律受空间电荷"电晕稳定化"和背景电场的"扫除作用"共同影响。     

大容量电力设备标准雷电冲击现场试验技术

随着电压等级的提高,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)等电力设备电容量增大。现场耐压及绝缘试验作为GIS设备投运前的最后一道关口,是提高入网质量的重要保障。为此,结合国内外SF6间隙放电特性研究成果,发现极不均匀电场中SF6间隙工频或直流击穿电压随气压变化会出现"驼峰"现象,高气压下间隙击穿电压和电晕起始电压相近;随冲击电压波前时间增加,间隙放电电压升高可达10%~20%。解释了现行交流耐压与局部放电试验检测GIS绝缘缺陷的局限性,阐明了开展现场雷电冲击试验的必要性及其技术瓶颈,并分析了冲击电压检测绝缘缺陷的有效性。基于研制的新型紧凑型低电感冲击电压发生器,提出大容量电力设备标准雷电冲击现场试验技术,并在特高压南京站得到应用。此外,还从提高绝缘检测有效性出发,提出了现场耐压与绝缘检测试验改进方案。     

SF6/N2混合气体雷电冲击放电特性及协同效应研究

SF6/N2混合气体是一种简便有效的SF6环保化措施,己逐步应用于GIS等气体绝缘电力设备中,全面研究雷电冲击下的放电特性及协同效应,可以为绝缘设计及气体参数选择提供依据,具有重要的学术研究与工程应用价值.为此开展了 SF6/N2在稍不均匀场和极不均匀场中正负极性雷电冲击放电特性与协同效应研究.发现在稍不均匀场中,正负...     

振荡雷电冲击电压下气体绝缘组合电器中极不均匀场击穿特性研究

气体绝缘组合电器(GIS)是电力系统中的关键设备,冲击耐压试验是其安全可靠运行的重要保证。其中,振荡雷电冲击(OLI)和双指数雷电冲击(ALI)均适用于现场,但目前对两类波形异同的认识还不清晰,因此应首先研究OLI和ALI下绝缘缺陷的放电特性。该文针对GIS中极不均匀电场,构建高压导杆尖端缺陷,对比研究其在OLI和ALI下击穿特性。首先搭建冲击电压发生器,产生四种OLI和两种ALI;然后在363kV GIS中构建高压导杆尖端缺陷,尖端长12mm,端部曲率半径0.4mm,进而通过试验研究其50%击穿电压和伏秒特性。结果表明OLI和ALI下50%击穿电压差异极小,从检测尖端缺陷的角度而言,它们是等效的;随着波前时间的增大,50%击穿电压先降低后升高,3ms时最低,比1.2ms低1.5%,13ms时则升高约10%;OLI下击穿点集中在各波峰附近,伏秒特性呈分散状,ALI下则连续分布在波峰附近,当波前时间大于3ms时,两类波形下伏秒特性趋于重合。研究成果加深了对振荡雷电冲击下SF6中极不均匀场放电现象的认识,也为GIS现场冲击耐压试验波形参数的科学选择提供了支撑。     

振荡型雷电冲击电压和标准雷电冲击电压在220kV GIS中的分布特性研究

GIS具有优良的性能,被广泛应用于电力系统,其在出厂时会进行双指数型冲击考核其绝缘性能,而在现场试验时则会采用振荡型冲击电压波形,在两种冲击电压波形作用下GIS内部各节点的电压分布情况是进行试验结果分析的基础。为了掌握不同类型冲击下的电压分布情况,文中利用数值仿真软件ATP-EMTP,对某220 kV GIS设备进行了仿真建模,分别对振荡雷电冲击波与标准雷电冲击波两种电压波下GIS中波的传播情况和各节点出线的电压分布进行了仿真研究,并对两种电压波作用下的节点电压进行了比对分析。结果表明,相比振荡型雷电冲击,施加双指数雷电冲击时会出现相对较大的过电压,随着测量节点与入口处距离的增加,节点电压降低,波形的畸变减弱。文中的研究结果为GIS现场冲击耐压试验方案的确定、整体绝缘强度的判断提供了数据支持。     

冲击电压波形参数对SF_6稍不均匀电场棒–板间隙放电电压的影响

GIS中隔离开关例行操作产生的特快速暂态过电压(VFTO)对GIS等电力设备绝缘造成很大威胁。目前,由于VFTO的非标准化,导致VFTO下GIS绝缘特性研究结果分散性大、可比性差。为此借助研制的陡前沿冲击试验装置,研究了便于标准化的双指数冲击电压下SF6稍不均匀电场棒–板间隙的放电特性。研究表明,稍不均匀电场下,不同波形参数冲击电压下间隙50%放电电压随气压升高基本呈线性增加,并且出现了极性效应反转现象,且极性反转临界气压值与波形参数有关。间隙50%放电电压随冲击电压波前时间增加无显著变化,略呈下凹"U"型;随波尾时间增加略有微弱下降趋势。结合VFTO波形基本特征和现场试验大容量负载的特殊情况,建议选取波前时间0.2~0.8μs、波尾时间1.2~15μs的双指数冲击电压作为VFTO模拟波形,进一步研究现场试验用VFTO标准波形。     

冲击电压下气体绝缘开关设备悬浮缺陷放电特征

为探索冲击电压下气体绝缘开关设备(GIS)悬浮缺陷局部放电检测的有效性及灵敏性,搭建了冲击电压下局部放电试验平台,测量了悬浮缺陷在非振荡冲击波(标准雷电波、标准操作波)、振荡冲击波(振荡操作波)和工频电压下的局部放电信号,提取并分析了悬浮缺陷在不同类型冲击电压波下的局部放电特征谱图,比较了冲击电压波形和工频电压对悬浮缺陷检测的灵敏性。研究结果表明,在非振荡冲击波和振荡冲击波作用下,悬浮缺陷放电稳定、重复性好,冲击电压波对悬浮缺陷的局部放电检测较有效;在不同试验阶段内,振荡冲击电压下的q-?散点图及N-?柱状图以及非振荡冲击电压下的q-Δt/Δu散点图和N-Δt/Δu柱状图的形貌特征差别较大,可作为表征GIS悬浮缺陷放电类型及放电严重程度的特征谱图;在三种冲击电压波形中,振荡操作冲击电压波形对缺陷检测灵敏度最高,是工频电压下悬浮缺陷局部放电起始电压的1.3倍。     

Impulse partial discharge characteristics and their mechanisms under non-uniform electric field in N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures

We have investigated impulse partial discharge (PD) and breakdown (BD) characteristics of a needle-plane gap in N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures under positive lightning impulse voltage application, and discussed their physical mechanisms. The 50% probability PD inception voltage (PDIV/sub 50/), leader discharge onset voltage (LOV) and BD voltage (BDV/sub 50/) were measured and analyzed as a function of gas pressure and SF/sub 6/ content. Experimental results revealed the stepwise propagation process of the impulse PD and enabled us to classify the impulse PD in N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures into two types, the streamer discharge and the leader discharge. We also discussed the impulse PD propagation mechanisms in terms of PD parameters such as propagation length, time interval and current pulse magnitude, and suggested a sequential relationship in the PD propagation process under non-uniform electric field.     

特高压输变电系统中GIS气体放电特性

为掌握特高压输变电系统中GIS气体的放电特性,初步分析了SF6及SF6/N2混合气体在特高压GIS系统中的放电特性,特别是放电特性的非线性程度,以及放电特性和电场强度之间的关系。分析结果表明,间隙放电电压>1800kV时,雷电冲击过电压和操作过电压会出现非线性,特别是操作过电压,当电压>2000kV时非线性更加明显,GIS电气强度不再随气体压力增加而线性增加,电气强度增加趋于饱和。SF6/N2混合气体中SF6含量较低时,混合气体的液化温度降低,使GIS在较高气体压力下适用于高寒地区。SF6/N2混合气体还能降低纯SF6气体放电电压对电场不均匀、金属颗粒及电极表面粗糙度等的敏感性,具有良好的应用前景。     

快速振荡电压下六氟化硫气体间隙放电光电检测

利用光电倍增管及分幅式变像管高速相机对放电所产生的光信号进行了检测。实验证明 ,光电检测是研究快速振荡冲击作用下六氟化硫气体放电过程的有效手段。由检测结果可看出 ,六氟化硫气体间隙在快速振荡冲击下的放电特征与标准雷电波下的放电特征是不同的 ,负极性快速振荡冲击作用下的放电机理遵循茎先导机理     

SF_6/空气混合气体用于C—GIS的研究

实验表明,在SF_6中加入10％的空气可明显提高在极不均匀电场中的雷电冲击击穿电压。因此在气体绝缘开关柜中采用混合比为90/10的SF_6/空气混合气体,可望使开关柜尺寸进一步缩小。     

冲击电压下SF6气体绝缘中局部放电及其检测技术研究现状及展望

阐述了开展冲击电压下SF6气体绝缘中局部放电及其检测技术研究的意义,以及冲击电压下局部放电的研究手段和设备现状,包括振荡冲击电压发生器、典型绝缘缺陷模型和冲击电压下局部放电的检测方法等方面。介绍了现阶段冲击电压下SF6气体绝缘中局部放电的研究仍处于实验室阶段,重点仍在于冲击电压下典型绝缘缺陷模型（针板电极和绝缘气泡）局部放电的发展机理和特征,在实际生产中应用仍需要进一步研究;最后提出了该项研究目前存在的问题及以后的研究方向。     

快速振荡电压下SF6气体间隙放电的光电检测

利用光电倍增管及分幅式变象管高速相对放电产生的光信号进行了检测。实验证明,光电检测是研究快速振荡冲击（FOI）作用下SF6气体放电过程的有效手段。由检测结果可看出,SF6气体间隙在FOI下的放电特征与标准雷电波（LI）下的放电特征是不同的,负极性FOI作用下的放电机理遵循茎先导机理。     

空间电荷对SF_6气体正雷电冲击击穿的作用

利用两种实验方法对比测试了预注入单极性空间电荷时,SF_6气体极不均匀场间隙正雷电冲击击穿特性。分析表明;直流叠加冲击电压法不适用于观察空间电荷的作用,而切换直流/冲击电压法能有效地反映空间电荷对冲击击穿的作用。     

Impulse partial discharge and breakdown characteristics of rod-plane gaps in N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures

Impulse partial discharge (PD) and breakdown (BD) characteristics of rod-plane gaps in N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures were investigated for different gap geometry, gas pressure and SF/sub 6/ gas content. Experimental results revealed that the 50% probability breakdown voltage increased with gas pressure, which agreed with the theoretical values with consideration of discharge time lag for impulse voltage application. For the calculation of discharge inception voltage, the volume-time theory was successfully applied to the N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixture. Furthermore, impulse PD light emission image was observed together with PD current pulse and light intensity waveforms. The long discharge with stepwise propagation and double-peak PD pulses could be observed, which corresponded to the streamer/leader transition leading to breakdown.     

冲击电压作用下SF_6绝缘特性计算方法

设计了一种计算SF_6绝缘特性的方法。可用它计算在不均匀间隙中,各种波头的冲击电压下、不同的SF_6气压时,SF_6的最小击穿电压。