GIS/GIL内部电弧试验中电弧外部效应检测方法

GIS/GIL内部电弧试验中电弧的外部效应是判断产品试验成败的关键因素.针对目前GIS/GIL内部电弧试验中外部效应时刻判断不便的问题,提出了一种检测方法,并研制了一套用于检测GIS/GIL内部电弧试验中外部效应时刻的装置.该装置已在多个厂家产品内部电弧试验中得到了验证.该方法不仅可在GIS/GIL内部电弧试验中准确检...     

时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子动态电场畸变抑制

为了优化时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子的沿面电场分布,基于表层电导梯度材料(σ-SFGM)设计了以室温（RT）电场均化为目标的RT-SFGM绝缘子与兼顾不同温度梯度（GT）条件的GT-SFGM绝缘子。迭代优化后,RT-SFGM绝缘子的涂层厚度从导体到外壳梯度减小,而GT-SFGM绝缘子的凸面涂层厚度则呈现U型梯度分布。室温条件下,均匀绝缘子的凹面高压三结合点处电场畸变严重,相同位置处的RT-SFGM绝缘子与GT-SFGM绝缘子电场强度分别下降了53.3%和49.5%。随着高压导体温度的上升,绝缘子最大电场位置逐渐向接地外壳附近转移。在40℃温差条件下,GT-SFGM绝缘子的电场畸变抑制效果明显优于RT-SFGM绝缘子,最大电场强度下降59.2%。在负荷加载与负荷波动工况下,GT-SFGM绝缘子的电场变化率分别仅为7%与13.1%,可实现时变温差工况下绝缘子直流电场分布的稳定控制。     

GIL与GIS母线的结构特点与应用

笔者以岭澳核电站二期工程项目500 kV气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)和500 kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)母线为例,介绍并比较GIL设备与气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)母线的结构特点与应用.岭澳核电站二期工程500 kV GIL在遂道的应用,在安装和调试上积累了经验,为后续的核电项目提供了参考.     

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...     

特高压交流GIS/GIL拔孔型陷阱优化设计与协同布置方法

交流气体绝缘组合电器（GIS）和气体绝缘输电管道（GIL）内的运动金属微粒是诱发设备绝缘故障的重要因素,且特高压下的运动金属微粒引发设备绝缘故障的概率更大,而微粒陷阱可抑制金属微粒的运动,但实际工程中的微粒陷阱仍缺乏主动捕获微粒的能力。该文首先基于GIS/GIL内金属微粒动力学模型,分析了拔孔型陷阱的微粒主动捕获机制,进而根据金属微粒荷电运动与碰撞动力学特性,建立了拔孔型陷阱捕获概率计算模型,考虑陷阱的捕获能力对拔孔型陷阱的结构参数进行优化设计。具体结果表明,针对苏通工程中的特高压交流GIL,当陷阱直径为60cm、深度为30cm时,拔孔型陷阱抑制微粒效果达到最佳。进一步考虑微粒碰撞反射角的随机性,将拔孔型陷阱附近捕获率大于90%的区域定义为有效捕获范围,优化的拔孔型陷阱的有效捕获范围为32cm。最后,通过分析栅格型陷阱与拔孔型陷阱轴向电场分布,表明栅格型陷阱能够增强拔孔型陷阱的有效捕获范围,并以提高绝缘子附近的微粒抑制效果为目标,提出了绝缘子附近栅格型与拔孔型陷阱的协同布置方法。     

界面电荷注入与积聚行为对直流GIS/GIL绝缘子沿面电场的影响分析

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)和气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metalenclosed transmission line,GIL)运行电流大,设备内部存在明显的温度梯度分布,造成高压电极附近电荷的注入与迁移加剧,导致绝缘子内空间及表面电荷的积聚,畸变电场,容易诱发沿面闪络故障。为此文中建立了电—热耦合应力下直流盆式绝缘子内的电荷注入与积聚模型,研究了考虑电荷注入和迁移特性的绝缘子空间电荷及表面电荷积聚情况,并分析了不同负载电流下绝缘子沿面电场分布规律。研究结果表明:温度梯度下,导体—绝缘界面电荷注入会造成绝缘子内部同极性空间电荷的积聚,并且空间电荷积聚密度会随着负载电流的增大而增大;空间电荷的积聚会减弱高压电极附近电场强度,增强绝缘子凸侧表面法向电场强度,加剧表面电荷的积聚;空间及表面电荷的积聚会使绝缘子表面电势上升,导致接地电极附近电势差增大,电场强度显著增大,地电极三结合点处的场强由空载条件下的1.71 kV/mm增长为额定电流作用下的3.47 kV/mm,增加了103%。该研究结果有助于理解温度梯度下直流绝缘子表面电场畸变机理,并对直流绝缘子的优化设计和安全运行有一定的参考价值。     

多场耦合作用下GIS/GIL气固界面绝缘性能研究评述北大核心CSCD

气体绝缘组合电器(GIS)和气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)广泛应用于长距离、大容量输电线路中。但随着电压等级和输电容量的提升,气固界面性能面临着电荷积聚与固体绝缘子老化等挑战。为了降低绝缘故障的发生,亟需开展GIS/GIL气固界面绝缘机理、测量诊断、寿命评估等相关研究。文中首先总结了气固界面电荷积聚、消散机理以及影响沿面闪络的因素,结果表明温湿度、自由基等因素通过改变绝缘子电导率对沿面闪络造成影响。并针对在役运行绝缘子,着重分析了长期运行中多物理场耦合作用下GIS/GIL中气固界面绝缘失效与老化过程。论述了传统的电学、力学等诊断方法以及新兴的光学检测法、超声检测法以及分子模拟等技术,并分析了多种寿命评估模型的原理与适用范围。最后,提出气固界面绝缘性能评估需重点关注多物理场耦合下的绝缘性能退化过程,通过多种诊断方法提取性能退化的宏观性能与微观结构参数,利用机器学习等手段建立评估物理模型和寿命预测方法等建议。     

GIS/GIL滑动触头电连接部件过热故障机制仿真分析

近年来,气体绝缘输电设备中滑动触头电连接部件过热故障时有发生,严重影响了设备运行的可靠性,威胁了电网的稳定运行。为了研究滑动触头过热故障发生机理,选取气体绝缘输电设备电连接用弹簧触指为研究对象,建立了电、磁、热、流、力3维多物理场耦合模型。基于静态结构分析滑动触头插接过程中和发生热膨胀后弹簧触指的接触力并依此计算接触电阻,结合接触电阻电场分析计算得出导体发热功率,并代入热-流耦合中分析滑动触头的热场分布。研究结果表明：单一环弹簧的接触力为5.06 N,与规格参数误差为1.2%;当发生偏心等故障时触指温度可达108.25℃,并间接影响相邻触指的温度和内外SF₆气体的流动;文中5%的触指发生劣化过热会造成26%的触指出现升温现象,与非故障区域的最大温差为20℃;温升导致的热膨胀会使触点处接触压力呈非线性变化,长期运行或偏心受力等原因引发的接触性能劣化将直接导致触头部分出现过热故障。论文研究可为弹簧触指劣化机理研究和滑动触头电连接部件过热故障分析提供理论依据。     

复合绝缘子内部缺陷的超声相控阵检测研究

为消除复合绝缘子内部缺陷对电网运行安全造成的隐患,针对小管径复合绝缘子缺陷检测,提出了一种基于超声相控阵的柔性水囊耦合检测方法。该方法采用硅橡胶薄膜与耦合装置实现了良好超声耦合,分别对平面硅橡胶、复合绝缘子护套与芯棒进行了检测实验。实验结果表明,对平面硅橡胶线性扫描优于扇形扫描,能够检测到0.8 mm的微小缺陷,为复合绝缘子伞群超声缺陷检测提供了新方法。对复合绝缘子护套和芯棒,扇形扫描优于线性扫描,护套最小可检测缺陷尺寸达到0.8 mm,芯棒达到1 mm,为复合绝缘子的在线检测提供了可能。     

非线性电导涂层对直流GIL绝缘子空间/表面电荷和沿面电场的调控研究

空间/表面电荷积聚是导致直流GIL绝缘子沿面闪络电压降低的潜在原因,涂敷非线性电导涂层是提升沿面绝缘性能的有效方法。本文建立了电场依赖性非线性电导涂层对绝缘子空间/表面电荷及沿面电场调控的数学模型,综合考虑了绝缘气体电流密度以及绝缘子固体电导率与电场强度的非线性关系,通过该模型研究了温度梯度分布下绝缘子内部电荷的分布规律,以及非线性电导涂层对绝缘子表面电荷积聚的影响机制。结果表明：非线性电导涂层对空间电荷消散有明显的促进作用,高压电极附近的同极性电荷主导了表面电荷分布;由于表面电荷分布和切向电场的改善,绝缘子的沿面闪络性能得到提高;在绝缘子与涂层界面之间会积聚正电荷,并从高压电极向地电极逐步递减。     

GIS内部缺陷模拟试验在线检测的研究

分析超声波局部放电法对于GIS内部缺陷检测的特点、方法,并通过在平顶山高压开关厂内的几种GIS内部缺陷模拟试验,对各种缺陷模拟下的超声波典型数据进行了分析,得出了电压大小、电流大小、超声波探头位置、SFS气体品质、传统pc值与超声波幅值的关系,以及超声局部放电法对各种模拟缺陷的灵敏度。     

超声相控阵与TOFD检测技术测试结果对比分析

采用超声相控阵检测技术、TOFD检测技术和常规A型脉冲超声波检测技术对带有不同缺陷的模拟试块进行检测试验.通过试验对比可知,超声相控阵检测技术、TOFD检测技术与常规A型脉冲超声波检测技术能有效检测裂纹、未焊透、夹渣缺陷;超声相控阵检测技术更直观,可实现对缺陷的可记录检测,对缺陷定位、定量准确;TOFD检测技术利用衍射...     

固体绝缘材料内部缺陷形貌的超声检测研究

电力设备长期运行中,绝缘材料内部会产生不同形态的细微缺陷,采用超声检测有助于及时发现缺陷,确保设备的安全运行。笔者根据固体绝缘材料内部缺陷形貌超声检测的要求,通过对不同频率探头测量灵敏度和衰减的对比确定了适用的超声探头频率,分析了影响超声检测灵敏度的因素。在此基础上设计了能准确获取缺陷形貌特征的超声自动检测系统,提出了基于回波特征参量分析的缺陷形貌超声成像方法。采用设计的超声检测系统对人工模拟缺陷环氧试样进行超声扫描验证检测方法的实用性,结果表明:检测系统可以准确识别直径大于130μm的气隙缺陷,能够反映内部电击穿通道的二维走向,及其在材料内的空间位置信息,该方法对于不同电力设备绝缘内部缺陷的诊断具有一定的参考意义。     

超声导波检测绝缘子用玻璃钢芯棒缺陷

统计表明,因芯棒断裂造成绝缘子损坏在高压线路恶性事故中占很大比重。为快速、准确检测绝缘子用玻璃钢芯棒缺陷,提出一种新的检测手段:超声导波检测。以110kV绝缘子用玻璃钢芯棒为研究对象,根据导波理论研究了导波在芯棒中的传播特性,得到了导波纵向和扭转模态的频散曲线,初步确定了仿真和实验所用激励信号的频率范围。通过有限元仿真,得出了导波在有无缺陷芯棒中的波形分布规律。基于理论分析和仿真结果进行了玻璃钢芯棒的导波检测实验,实验结果表明:10周期40kHz和20周期32kHz的L(0,1)模态导波均能较好地检测出芯棒中的缺陷,且前者能较准确地确定缺陷位置,后者更适于较长的芯棒检测;在一定范围内,被检测的芯棒越长,检测效果越好。研究结果为绝缘子用玻璃钢芯棒缺陷检测提供了一种新思路。     

基于超声导波的复合绝缘子检测

为实现对复合绝缘子缺陷的快速、准确检测,提出了基于超声导波检测复合绝缘子的方法,根据超声导波的传播理论,建立了单层玻璃芯棒和双层绝缘子简化模型并求解其频散方程;利用计算得到的频散曲线进行了两种模型的有限元数值仿真,分析了不同频率下的低频L(0,1)纵向模态导波检测绝缘子多种缺陷的灵敏度;依托理论分析和仿真结果进行了复合绝缘子检测实验。实验结果表明:采用30~150 k Hz低频L(0,1)纵向模态能够检测单层玻璃芯棒深度2 mm、周向长度8 mm的缺陷;将激励和接收点直接放在绝缘子硅橡胶上面进行检测,由于硅橡胶包覆层吸收导波能力强,会导致检测效果不明显,如果将激励和接收点换到玻璃芯棒上,采用40~100 k Hz低频L(0,1)纵向模态则可以检测复合绝缘子深度14 mm、周向长度40 mm的缺陷。理论分析、仿真与实验验证了超声导波检测技术应用于复合绝缘子缺陷检测的可行性,为检测绝缘子缺陷提供了一种新思路。