开关柜温升控制及保护：充气柜的温升控制分析

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS设备）由于安全性能良好,可靠性能高,占地较少等原因在高压输电领域已经得到广泛应用。GIS设备采用SF6或其他气体作为绝缘介质,将断路器、隔离开关和母线等一次元器件集中密闭在低压力充气箱体内。     

用于12kV环网柜的新型空气绝缘电缆接头研究北大核心CSCD

T型或肘型电缆终端接头是12 kV环网柜与电缆连接的常用关键部件,但在运的环网柜发生多起电缆头绝缘击穿甚至发生爆炸的事故。经过分析,放电的主要原因是由于固体绝缘界面因安装不当、硅脂失效等原因出现的微小气隙导致。为了从结构创新的角度彻底解决该问题,提出了采用非界面绝缘的思路,设计了一种新型环氧树脂浇注、空气主绝缘的电缆接头结构,对新型电缆接头进行了电场仿真,施加电压75 kV,空气处最大电场小于3.7 kV/mm。制造了新型电缆接头的样机,进行了绝缘、密封等试验,工频耐压大于42 kV,雷电冲击耐压大于75 kV,整体局部放电小于3 p C,满足相关标准的要求,可以作为一种新的结构试点应用。     

干燥空气、N2和SF63种气体绝缘环网柜温升性能的试验对比研究

文中对气体绝缘环网柜分别在不同充气压力下充入干燥空气、N_2以及SF_63种气体进行温升性能的试验对比研究。研究表明,采用干燥空气或N_2作为绝缘介质,其温升要明显高于SF_6,并且温升相差值在各气压下基本一致,分别高出5～12 K和5～10 K,差值较大的部位主要集中在固体绝缘包覆元件的固定联结处。同种气体绝缘环网柜在不同气压下,温升随充气压力的增大而降低,对于干燥空气或N_2绝缘环网柜,在微正压范围内,温升值随压力的升高仅有5%的降低,没有充SF_6降低的显著。研究结果对干燥空气或N_2绝缘环网柜的设计、试验以及运行提供了参考和依据。     

基于多物理场的防爆盒对10kV三芯电缆中间接头温升影响研究北大核心CSCD

中间接头是电缆温升严重的环节之一。为了研究防爆盒的使用是否会进一步加剧中间接头的温升,针对城市供配电系统中广泛应用的10 kV三芯电缆中间接头,采用有限元方法建立了三维多物理场仿真模型。分析了防爆盒对接头温升的影响过程、不同防爆盒体积下接头的温升规律、填充石英砂颗粒对接头的降温效果。研究表明:防爆盒内空气受热上浮造成电缆接头局部集中加热,会进一步加剧接头温升;防爆盒体积足够大时,内部形成空气流动通道有利于降低接头温度;防爆盒内填充石英砂颗粒时接头最高温度仅为55℃,比无防爆盒时下降9.5℃。将仿真结果和试验结果进行对比,相对误差在±10%以内,满足工程误差要求。研究结果可为防爆盒在10 kV三芯电缆中间接头的应用和选型提供参考。     

18kV/125A碳化硅IGBT器件研制及串联应用关键技术研究EI北大核心CSCD

高压碳化硅(silicon carbide,SiC)器件因具有耐高压、耐高温、低损耗等优异特性,已成为支撑未来新型电力系统建设的新型电力电子器件。文中基于自主研制的18kV/12.5A高压SiC绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)芯片,提出18kV SiC IGBT单芯片子模组及10芯片并联封装设计方案,研制18kV/125A SiC IGBT器件,功率等级达到国际最高水平。搭建高压碳化硅功率器件绝缘、静态特性和动态特性测试平台,测试单芯片子模组及10芯片并联器件的绝缘及动态特性,18kV/125A SiC IGBT器件具备18kV静态耐压且可以在13kV直流母线电压条件下关断130A电流,验证了所研制器件的高压绝缘及高压开关能力。此外,采用18kV/125A SiC IGBT器件串联搭建24kV换流阀半桥功率模块,提出器件串联均压方法,完成半桥功率模块的1min静态耐压试验和开关试验验证,结果表明,所研制的18kV/125A SiC IGBT器件运行良好,满足串联应用要求,同时,所提的均压方案可以保证半桥功率模块静态电压不均衡和动态电压不均衡程度分别低于0.4%和15%。该研究可以为基于SiC IGBT器件在柔性直流输电工程中的应用奠定基础。