GIS盆式绝缘子典型缺陷的电场仿真

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)是电力系统中的重要设备,盆式绝缘子作为GIS设备核心绝缘组件,对于GIS设备的安全稳定运行至关重要。盆式绝缘子故障是导致GIS无法正常运行的主要原因,文中设计了气隙缺陷、嵌件毛刺缺陷、单金属颗粒缺陷以及金属颗粒群缺陷四种典型放电缺陷类型,利用有限元静电场数值计算方法建立了252 kV盆式绝缘子的仿真模型。研究了不同典型缺陷模型的电场分布情况,分析了不同缺陷对电场的畸变情况。根据仿真结果设计了四种典型模型的缺陷尺寸参数,为GIS内部缺陷的模拟和试验提供了参考。     

800 kV GIS设备用盆式绝缘子设计开发

盆式绝缘子的可靠性对整套气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)以及电网的安全运行至关重要。以800 kV GIS用盆式绝缘子为例,从盆式绝缘子的外形、屏蔽环、中心嵌件等方面综合考虑进行结构设计,应用有限元分析软件对关键部位的绝缘性能和机械性能进行仿真计算,计算结果满足判据要求,并通过型式试验验证了设计的可行性。     

基于摩擦接触和密封圈接触压力的252 kV小型化GIS用盆式绝缘子应力分析

边界条件设置是影响盆式绝缘子应力计算结果准确性的关键因素.本研究建立了252 kV小型化GIS用盆式绝缘子轴对称模型,并引入橡胶密封圈Mooney-Rivlin函数模型,通过有限元分析软件对不同约束边界条件下盆式绝缘子进行应力仿真计算,并与水压试验实测值进行对比分析.结果表明:采用摩擦接触的边界条件与工程实际相符,适用于盆式绝缘子的应力仿真边界条件设置,研究结果可对其他电压等级盆式绝缘子的小型化、轻量化设计提供参考.     

特高压GIS用通气型盆式绝缘子气流通道设计与性能验证

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的核心元件,通气型盆式绝缘子能够简化GIS气室结构、提高充气效率、提升产品装配质量,对GIS设备结构具有重要意义。本文提出一种非对称布置、大尺寸开孔的气流通道设计思路,设计了一种1 100 kV特高压GIS用通气型盆式绝缘子,并对设计样品进行了绝缘试验、力学试验、抗震试验。结果表明:通气型盆式绝缘子通过了型式试验项目,满足特高压GIS技术参数要求与工程需要,证明了设计思路的正确性。     

基于252kV三相盆式绝缘子水压试验的仿真分析及结构优化

文中描述了252 kV三相盆式绝缘子破坏水压试验的情况,为明确三相盆式绝缘子破坏水压不能满足标准要求的原因,首先对252 kV三相盆式绝缘子进行了建模、仿真与分析,明确了三相盆式绝缘子相间盆式结构交汇处应力集中是破坏水压偏低的原因。随后对模型进行了改进,将应力集中由‘Y’型分布转化为‘△’型分布,显著降低了最大应力值,显著改善了盆式绝缘子的耐压状态。最后讨论给出了252 kV三相盆式绝缘子在强度设计过程中应结合仿真计算进行机械强度设计的基本思想。文中的工作为三相盆式绝缘子的设计提供了一定的参考。     

GIS盆式绝缘子应力超声检测技术应用与展望

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的重要部件,其应力集中引发微裂纹是导致GIS绝缘故障的原因之一;研究盆式绝缘子应力检测技术对预防绝缘子开裂、保障GIS设备安全运行具有重要意义.为此,分析GIS盆式绝缘子应力来源,介绍GIS盆式...     

1100kV GIS盆式绝缘子气泡缺陷下的有限元应力分析

建立了1 100 kV和252 kV气体绝缘开关设备(GIS)盆式绝缘子的三维模型,基于有限元原理计算分析了绝缘子在不同外部载荷作用下的应力分布特性,并研究了气泡缺陷的位置及尺寸对绝缘子应力分布的影响规律。结果表明:应力最大值随载荷增加呈线性升高趋势;气泡缺陷会使盆式绝缘子相应位置处应力分布发生畸变,造成表面和剖面应力最大值增加,当载荷从0.4 MPa增加到3.2 MPa,最大应力值比无气泡缺陷绝缘子增大了40%～70%;气泡位置和尺寸对局部应力的分布有显著影响,当气泡远离绝缘子根部应力集中部位时,其对应力畸变的影响减弱;相同载荷作用下,1 100 kV绝缘子应力最大值高于252 kV绝缘子。     

一起GIS盆式绝缘子应力开裂导致绝缘击穿故障

GIS设备在电力系统中应用广泛,其安全运行具有十分重要的工程意义。文中针对某变电站一起间隔母线气室(220 kV GIS)盆式绝缘子击穿故障,采用扫描电子显微镜、能谱仪等检验手段全方位对气室绝缘击穿原因进行深入分析,并结合返厂解体和设备装配工序检查,明确了该次故障是由于设备装配过程中三相导体不对中产生的额外应力引起盆式绝缘子裂纹导致的,并根据此次故障分析结论,提出了此类故障的防治建议。     

252 kV三相共箱盆式绝缘子应力测试与分析

通过水压试验和仿真分析,研究了252 kV三相共箱盆式绝缘子的机械特性,得到了三相共箱盆式绝缘子的应力分布及薄弱位置。在水压试验中实时测量了盆式绝缘子的应变,得到了绝缘子的应力分布和变化;对绝缘子水压过程进行了仿真分析,仿真结果与试验结果一致。研究结果表明:三相共箱盆式绝缘子破坏压力值为2.6 MPa,对应的最大破坏应力为78.28 MPa;水压破坏呈脆性破坏;绝缘子的薄弱位置是弧面曲率变化最大处。     

GIS盆式绝缘子表面电阻率测试方法及应用

GIS设备长期运行会导致盆式绝缘子材料老化,表面电阻率是表征绝缘子老化状态的一个重要参量。文中提出了一种测试GIS盆式绝缘子表面电阻率的方法,设计了一套盆式绝缘子导体临近区域曲面表面电阻率的测试装置。该装置包含两个圆环形电极,分别作为被保护电极和不保护电极,盆式绝缘子的中心导体作为保护电极,三者构成三电极结构。两个圆环形电极间距为2 mm,基于盆式绝缘子的设计尺寸,计算两电极间绝缘沿面的弧长。根据外施电压和稳态电流,最终得到绝缘子表面电阻率。通过126 kV新旧盆式绝缘子表面电阻率测试,结果表明该方法在一定程度上可评价其绝缘老化状态。     

基于有限元法的126kV GIS盘式绝缘子内嵌金属屏蔽环的电场分布研究

为提高高压盘式绝缘子的运行可靠性,提出一种在盘式绝缘子内部增设金属屏蔽环的设计方法。采用有限元法分析绝缘子内部增设金属屏蔽环对盆式绝缘子表面电场分布的影响,并通过工频耐压试验、局部放电量监测及雷电冲击耐受电压试验进行绝缘校核。仿真数值计算及试验结果验证了绝缘子内部增设金属屏蔽环的可行性,并为工程实际GIS盆式绝缘子内部增设金属屏蔽环的设计提供了必要的数据和理论支撑。     

基于有限元法的１２６kVGIS盘式绝缘子内嵌 金属屏蔽环的电场分布研究

为提高高压盘式绝缘子的运行可靠性,提出一种在盘式绝缘子内部增设金属屏蔽环的设计方法。采用有限元法分析绝缘子内部增设金属屏蔽环对盆式绝缘子表面电场分布的影响,并通过工频耐压试验、局部放电量监测及雷电冲击耐受电压试验进行绝缘校核。仿真数值计算及试验结果验证了绝缘子内部增设金属屏蔽环的可行性,并为工程实际GIS盆式绝缘子内部增设金属屏蔽环的设计提供了必要的数据和理论支撑。     

基于ANSYS的800kV GIS母线用盆式绝缘子机械强度分析

在800 kV GIS母线用盆式绝缘子的设计过程中,不但要考虑盆式绝缘子的绝缘能力,还要使得盆式绝缘子具有一定的机械强度,以满足其作为隔板的功能。利用ANSYS有限元仿真软件,研究了盆式绝缘子在最极端工作条件下的结构强度,即破坏水压试验条件下的机械强度,研究结果表明盆式绝缘子凹侧在承受2.63 MPa的作用下,整体的Mises应力值小于环氧树脂浇注件材料的拉伸破坏强度值。同时盆式绝缘子应力集中问题的研究结果表明应力集中出现在环氧树脂浇注件与外法兰的接触处。     

结构缺陷下GIS盆式绝缘子应力分布特性研究

盆式绝缘子是GIS的重要组成部件,在异常受力时可能导致结构缺陷的产生和发展,甚至造成严重的事故。为了研究盆式绝缘子在不同工况下的力学性能,采用有限元软件Ansys对252 k V盆式绝缘子正常及带有典型缺陷情况下的应力应变分布情况进行仿真计算,并对正常盆式绝缘子水压试验的应变分布进行测试,与仿真结果进行了对照。结果表明,盆式绝缘子仿真得到的应力分布与水压试验结果相吻合,验证了仿真结果的准确性。此外,存在结构缺陷时,绝缘子最大应力超过正常状态的2倍,且表面缺陷的危害程度大于内部缺陷。     

550kV GIS用盆式绝缘子的绝缘设计研究

作为气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中核心元件,盆式绝缘子绝缘设计关系到GIS整体的绝缘水平。阐述了盆式绝缘子设计思路,对其结构形式进行了分析,结合电场及制造工艺给出最优形状比,提出了盆式绝缘子设计过程中关键位置电场校验判据,并通过试验验证了所提出校验判据的合理性。     

基于超声波的GIS盆式绝缘子表面污秽检测技术仿真研究

GIS盆式绝缘子是电力系统的重要设备,对GIS的安全稳定运行至关重要,盆式绝缘子表面污秽容易引起放电甚至沿面闪络,目前评估绝缘子表面污秽状态除了被动采集局放信号没有很好的解决办法。文中利用超声信号经过介质时的信号畸变特性,搭建220 kV GIS超声场有限元仿真模型,利用扫频法(20~500 kHz)研究超声波经过GIS盆式绝缘子表面的信号变化情况从而对绝缘子表面污秽状况进行评估。文中设计了尘埃污秽和水污秽两种缺陷,研究了污秽类型、污秽位置以及绝缘子结构对超声信号的畸变作用,为试验研究提供理论参考。     

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。     

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。     

GIS盆式绝缘子温度多物理场仿真方法

基于GIS历史运行电流信息和环境信息,为实现服役期间盆式绝缘子温度信息提取,提出了一种GIS盆式绝缘子温度多物理场仿真计算方法。综合考虑了GIS母线内部辐射、传导、对流等复杂的传热过程以及涡流损耗、环境温度等因素,研究建立了包含盆式绝缘子在内的126kV GIS母线段温度场仿真模型。基于该模型计算了额定工况下126 kV GIS盆式绝缘子温度分布情况。研究结果表明:当环境温度为29℃时,126 kV GIS中心导杆在2 000 A(有效值)电流作用下,导杆饱和温度为70℃,盆式绝缘子内部平均温度为54.4℃。盆式绝缘子内部温度分布不均,由中心嵌件向外壳处下降,绝缘子内外温度差达21℃。此外,为研究所提出方法的仿真精度,搭建了126 kV GIS温升实验平台,实验测量结果与仿真结果偏差4℃,验证了仿真方法的有效性与准确性。     

基于多层模型的GIS盆式绝缘子温度分布仿真

GIS盆式绝缘子两侧存在与母线连接的电接触点,其接触电阻在GIS运行过程中可能会因接触不良而增大,从而产生异常发热,甚至引起故障。为探究盆式绝缘子在实际运行中的温度分布规律,文中利用110 kV GIS盆式绝缘子搭建了真型试验平台,依据该平台的参数建立了等比例的盆式绝缘子多层仿真模型,并通过注入等效热源的方式模拟通流导体、SF6气体以及GIS外壳对盆式绝缘子的热传递过程,替代了对流及辐射传热计算,使单次计算时间从几小时缩短至几分钟,在保证结果准确性的前提下有效提升了仿真计算速度。利用试验平台进行了800、1 200、1 600 A负荷电流的温升试验,通过红外仪及热电偶测量了盆式绝缘子表面的温度分布,验证了该仿真模型的有效性,并总结出不同负荷电流下仿真参数的设置规律。最后通过与单层模型仿真结果的对比分析表明多层模型的优化结果更加符合试验数据的温度变化规律。