1100kV盆式绝缘子改善机械强度的研究

1 100 kV盆式绝缘子是特高压GIS的关键部件,但制造难度较大,目前国内试制的盆式绝缘子机械强度略差,水压破坏值较低,成为制约其工程应用的瓶颈问题。在确保电、热性能的前提下,就如何改善盆式绝缘子的机械强度开展了研究。首先,尝试了环氧界面剂和导电橡胶两种嵌件处理工艺,通过改善中心嵌件与环氧树脂界面的接触效果改良了盆式绝缘子的机械强度;其次,设计了两种新的嵌件结构,得到了强度高、一致性好、接近国际领先水平的水压破坏结果。改进后的盆式绝缘子满足了技术规范要求,经严格考核后已应用于皖电东送工程,标志着中国已经具备了制造1 100 kV盆式绝缘子的能力。     

1100kV盆式绝缘子界面处理工艺及质量管控措施

1 100 k V盆式绝缘子是特高压GIS的关键部件,然而国内在设计、制造方面仍落后于国际领先水平,加快实现1 100 k V盆式绝缘子的国产化意义重大。在1 100 k V盆式绝缘子的研发过程中,机械强度偏低成为制约国产化应用的瓶颈,尝试了两种先进的界面处理工艺,结果表明采用导电橡胶工艺大幅提升了水压破坏值及其一致性,并通过了型式试验的考核。在产品批量化生产初期,产品合格率较低,存在较严重的外观质量缺陷,对此进行分析并制定了一系列切实可行的质量管控措施,成效显著,盆式绝缘子以高质量出厂并成功应用于"皖电东送"特高压输电工程。     

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。     

1100kV气体绝缘开关设备用盆式绝缘子中心嵌件结构设计EI北大核心CSCD

为改善1 100 k V GIS用盆式绝缘子的机械性能,在现有盆式绝缘子中心嵌件结构(结构A)的基础上,重新设计了B、C 2种结构,对其进行了界面力学仿真和水压试验;并仿真计算、分析了其绝缘性能。结果表明,B、C 2种结构均能显著提高盆式绝缘子水压破坏强度值、减小分散性。但结构C的绝缘裕度较低,个别三交区位置的电场强度已经超出了许用值。因此,综合考虑机械和电气性能,宜优先采用结构B的盆式绝缘子。     

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。     

1100kV气体绝缘开关设备用盆式绝缘子中心嵌件结构设计

为改善1 100 k V GIS用盆式绝缘子的机械性能,在现有盆式绝缘子中心嵌件结构(结构A)的基础上,重新设计了B、C 2种结构,对其进行了界面力学仿真和水压试验;并仿真计算、分析了其绝缘性能。结果表明,B、C 2种结构均能显著提高盆式绝缘子水压破坏强度值、减小分散性。但结构C的绝缘裕度较低,个别三交区位置的电场强度已经超出了许用值。因此,综合考虑机械和电气性能,宜优先采用结构B的盆式绝缘子。     

盆式绝缘子的优化设计

为改善小型化盆式绝缘子的电气性能和机械性能,在现有盆式绝缘子结构的基础上,重新设计绝缘件内部嵌件的结构,调整嵌件与地电位屏蔽环的距离,同时增大嵌件圆弧曲率半径,运用仿真软件分析优化方案的电气性能和机械性能。综合考虑各因素的影响,在原设计基础上实现盆式绝缘子电气性能和机械性能的优化设计。     

应用理化分析和机械性能分析方法探索HGIS故障原因

笔者针对一起500 kV HGIS故障,通过能谱、热重等检测手段,分析了故障气室相关盆式绝缘子的物理化学特性;通过水压强度试验,检测了故障气室相关盆式绝缘子的机械强度变化情况,从而查明HGIS设备故障的根本原因主要来自两个方面:①盆式绝缘子制造过程中,制造厂没有严格执行绝缘件材料(环氧树脂、固化剂、三氧化二铝)的理论配方,或绝缘件材料中存在微量杂质,影响了盆式绝缘子的整体质量;②盆式绝缘子抗机械老化能力不足,在持续机械应力作用下,产生细微裂纹等缺陷,在高强电场的进一步作用下,不断劣化最终形成故障。最后,笔者对新出厂HGIS设备提出了质量管控措施,对在运同厂家、同批次HGIS设备提出了故障预防措施。     

特高压盆式绝缘子工艺技术研究

为满足特高压开关设备对于盆式绝缘子电气性能和力学性能的特殊要求,在常规浇注配方的基础上通过添加一定比例的脂环族环氧树脂,同时采用三段固化工艺制造高性能盆式绝缘子,并对其性能进行测试分析。结果表明：与常规配方材料相比,新配方的盆式绝缘子电气强度提高了27.6%,热变形温度提高了20.2%,热电老化寿命达到40年以上。高性能盆式绝缘子通过全部工频和雷电冲击裕度试验,水压破坏强度达到4.6 MPa。     

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。