一起GIS盆式绝缘子闪络事故的分析

对一起110kVGIS盆式绝缘子闪络事故作了细致的调查研究,对该事故发生的原因进行了分析,并提出了预防GIS设备故障的建议。     

110kV变电站GIS盆式绝缘子闪络事故分析

介绍110kV变电站主变压器差动保护动作的情况,对故障原因进行分析,提出处理意见。     

GIS盆式绝缘子对超高频电磁波衰减的仿真研究

时域有限差分算法对GIS内局放激发超高频电磁波信号经盆式绝缘子的衰减特性进行仿真研究。首先研究了盆式绝缘子对超高频电磁波电场信号强度的衰减作用,指出绝缘子对在GIS腔体内传播的超高频电磁破电场强度衰减较小,对通过绝缘子泄漏到GIS腔体外的超高频电磁波电场强度衰减较大。然后研究了经绝缘子衰减后超高频电磁波电场信号增益的幅频特性,指出在GIS腔体内绝缘子对超高频电磁波的衰减集中在1000MHz以上,而从绝缘子处泄漏到GIS腔体外的电磁波信号其衰减集中在1500MHz以下和3000MHz以上频率。     

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 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。     

GIS盆式绝缘子热分解动力学参数计算方法

盆式绝缘子的性能直接关系到气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)设备的整体绝缘水平,如何有效评估盆式绝缘子的老化情况与剩余寿命是当今的热点问题。通过实验求取材料动力学参数可为盆式绝缘子的寿命评估提供新的技术思路。为此在研究Agrawal等传统热动力学分析方法的基础上,提出一种更加有效的高精度计算方法,并具体应用于盆式绝缘子材料热动力学参数的求取中。研究结果表明,该方法可同时求得绝缘材料的热动力学三因子,且求取反应机理函数的可靠性更高。对盆式绝缘子材料热分解过程的微观机制给出了解释,其热解可分为3个温度阶段,3阶段的表观活化能E与表观指前因子A数值呈递增状态,且反应机理不同。上述研究结果使得热动力学参数的计算过程简便可靠,为评估固体绝缘老化状态与剩余寿命提供了技术方法。     

GIS盆式绝缘子表面缺陷的局部放电检测

盆式绝缘子是GIS设备中故障率较高的部件之一,尤其是盆式绝缘子的沿面闪络,对于GIS运行的安全性威胁极大。因此,对盆式绝缘子上可能引起故障的缺陷,特别是绝缘表面缺陷进行状态检测,以预防绝缘故障的产生,是现阶段研究的热点问题之一。文中以一个存在表面缺陷的实际GIS盆式绝缘子为例,使用多绝缘子对照方法测试了样品在高电压作用下的局部放电特性,并使用光电效应对实验结果进行了验证。根据实验结果对数据进行了分析,发现了放电伴随的光脉冲的强度与放电频率之间的相关性。文中的研究内容对于盆式绝缘子表面缺陷在现场的检测识别,以及绝缘子制造工艺的改进具有重要的参考意义。     

直流电压下GIS盆式绝缘子表面电荷及电场分布特性仿真研究

GIS中盆式绝缘子表面在外施直流电压时会积聚大量电荷使得沿面闪络电压大幅降低,从而引发一系列电气设备故障。基于上述问题,文中分析了盆式绝缘子表面电荷的来源与传导途径,采用有限元仿真计算方法构建了二维轴对称仿真模型以及设定相关参数,研究了电压极性、不同电压幅值以及电压极性反转对盆式绝缘子表面电荷分布的影响。结果表明,在直流电压下,凹面主要积聚与外施直流电压极性相反的电荷,凸面主要积聚与直流电压极性相同的电荷,且凹面积聚的电荷密度更大;在极性反转后-100 kV直流电压下,盆式绝缘子表面原先积聚的电荷密度呈现先增大后逐渐减小的趋势,随后转换极性并达到饱和,电场在靠近高压端以及盆式绝缘子沿面0～20 mm处的畸变程度较为明显。电场在盆式绝缘子表面电荷极性发生变化前出现峰值,相比较电荷达到饱和状态,此时盆式绝缘子凹面最大场强增加46%,凸面最大场强增加5.4%。该研究可为直流电压下盆式绝缘子表面电荷分布特性提供指导。     

500kV GIS盆式绝缘子故障原因分析与处理

简要介绍了一起500 kV GIS断路器故障过程及动作保护情况,将故障断路器返厂解体后发现断路器与两侧互感器之间的盆式绝缘子均有裂纹,其中左侧盆式绝缘子裂纹已导致局部放电。经对盆式绝缘子进行电气试验验证,排除了制造缺陷产生纹裂的可能,最终通过综合分析得知,其纹裂是安装时法兰螺栓力矩紧固不均匀引起盆式绝缘子受力不均所导致的。     

基于超声波的GIS盆式绝缘子螺栓松动程度监测方法

GIS中的重要组成部分盆式绝缘子主要通过法兰螺栓进行固定,但螺栓松动会导致盆式绝缘子受力不均甚至气体泄漏等问题,严重影响GIS运行的可靠性和安全性。文中提出了一种GIS盆式绝缘子法兰螺栓松动程度的超声波监测方法,利用压电传感器进行超声信号的激励与接收,并将压电传感器安装在待测螺栓所连接的法兰两侧,根据超声响应信号的能量衰减率来判断螺栓松动程度。通过实验研究了不同工况下超声响应信号能量及其衰减率的变化规律。结果表明,随着螺栓松动程度的增加,响应信号幅值逐渐下降,信号能量衰减率逐渐增大,单个螺栓松动且松动等级为3时信号能量衰减率可达40.8%;同时发现距离松动螺栓最近的压电传感器接收信号能量衰减率最大。该方法可实现GIS盆式绝缘子法兰螺栓松动程度监测,具有一定的工程应用价值。     

GIS盆式绝缘子金属外圈及屏蔽内环设计的必要性

笔者以GIS电场分布、局部放电超高频电磁波的辐射及测量以及盆式绝缘子强度与电性能等3方面分析,对盆式绝缘子带金属外圈和屏蔽内环的设计提出质疑,并提出了GIS盆式绝缘子合理的结构设计要求。     

核电厂220kVGIS盆式绝缘子缺陷分析及处理

针对核电厂一起220 kV GIS气体泄漏缺陷,先解体检查漏气气室,发现盆式绝缘子存在明显裂痕,然后分析盆式绝缘子缺陷的产生原因,最后对缺陷进行处理并进行交流耐压试验,以彻底消除缺陷.     

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。     

1100kV GIS绝缘子固化过程应力分布仿真研究

为减小环氧树脂基复合材料绝缘子在固化过程中产生的残余应力,提升绝缘子力学性能,需对绝缘子复杂的固化过程进行研究。该文以实际的1100kV GIS盆式绝缘子为参照,通过有限元方法建立温度–固化–应力多物理场耦合模型。仿真模拟固化成型过程中盆式绝缘子的温度、固化度、应力分布,并分析三者的变化趋势以及相互影响关系。结果表明：在固化前期存在着剧烈的交联反应;降温阶段,中心嵌件附近产生的最大范式应力值为34.1MPa,离约束较远的区域附近应力值不超过5MPa;盆式绝缘子3个典型位置的温度、固化度、应力分布曲线说明,绝缘子固化产生的应力主要来源于固化阶段的化学收缩和降温阶段的冷缩效应产生的变形倾向被限制约束;二次固化工艺考虑了凝胶点,不仅在中心嵌件处减少约2MPa的残余应力,还兼顾了绝缘件的固化度水平和合适的生产周期。所得结果可为优化绝缘子的生产工艺提供理论指导。     

GIS盆式绝缘子作为缝隙天线的暂态电磁辐射特性研究

如果气体绝缘开关设备(GIS)内部存在快速暂态过电压(VFTO),电压电流波就会沿管线在GIS内部传播,并在绝缘子和套管等导体不连续处发生电磁辐射,使暂态电磁能量泄漏到外部空间,影响二次设备和系统的正常运行。通过将盆式绝缘子等效为GIS管壁上径向开槽的缝隙天线,理论和仿真研究了绝缘子的暂态电磁辐射特性。理论推导了缝隙天线的辐射过程,获得了空间电磁场的解析表达式。在全波电磁仿真软件中建立了GIS管线和绝缘子的仿真模型,计算了冲击激励下外部空间的时域电磁场波形。分别对空间电磁场的径向和轴向辐射特性进行了量化研究,结合理论推导分别采用反比例函数和辛格函数对仿真结果进行拟合。仿真结果和拟合函数计算具有很好的一致性。     

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。     

基于自适应网格控制的10 kV油浸式变压器多物理场仿真计算

为避免变压器多物理场计算过程中全局加密带来的网格冗余,提出一种基于误差分析的网格自适应剖分方法。首先采用棱边有限元法进行磁场分析确定变压器损耗分布,进而采用有限体积法进行温度流体场分析确定变压器初始温度流体场分布,基于提出的变压器温度流体场计算单元误差计算式,可有针对性地提取出变压器温度流体场计算过程中数值计算误差大的单元,从而实现网格的自适应加密。分别以x、y、z方向上流体流速为误差控制量,进行3次网格自适应加密,第3次自适应加密后的整体网格是全局加密下网格数量的65.6%,计算时间缩减36.0%,同时变压器各测温点以及绕组热点温度计算值与温升试验值之间的最大绝对温差不大于3℃,验证了仿真结果的准确性。研究为变压器多物理场计算网格质量优化控制提供参考。     

测温型盆式绝缘子在GIS中的应用

全封闭组合电器设备作为一种当今现场广为使用的电气设备,常因导体接触不良等故障,导致其温度不断上升,从而引发事故发生。文中对GIS中盆式绝缘子导体热点分布情况进行分析,将荧光光纤温度传感器植入盆式绝缘子内部,直接测量导体温度。并对内置光纤传感系统的电场分布和加入光纤系统后的电场分布进行了分析并通过实验验证,明确使用光纤传感系统的安全性。并通过GIS温升试验对比光纤测温与内置热电偶测温,说明光纤测温的有效性。     

GIS用盆式绝缘子绝缘能力提升研究

以提高盆式绝缘子绝缘能力为出发点,对盆式绝缘子放电现象及电场强度进行仿真,研究了沿面爬距对盆式绝缘子绝缘能力的影响,并对盆式绝缘子进行了优化改进.新设计的盆式绝缘子可以改善凹面侧绝缘能力弱于凸面侧情况,提出将沿面合成场强纳入绝缘能力考核范围,经对优化后盆式绝缘子进行绝缘试验验证,结果表明绝缘性能优异.     

GIS盆式绝缘子结构对局部放电特高频信号泄漏特性的影响研究

外置式特高频传感器是实现GIS局部放电带电检测的主要手段,分析GIS盆式绝缘子与浇筑孔结构对特高频信号泄漏特性的影响具有重要意义。文中基于端口系数法仿真与实测了特高频信号的泄漏特征,考察了敞开式与浇筑孔式盆式绝缘子泄漏特性的差异,分析了浇筑孔形状与尺寸的影响规律,并利用脉冲注入法测试了某特高压GIS内外置特高频信号的特性。结果表明,仿真的泄漏端口参数频带与实验结果一致,敞开式盆式绝缘子的泄漏频带与螺栓数目有关,随螺栓数增加而提高,绝缘子处电场分布情况为垂直于盆式绝缘子电场分量最大,且两个螺栓中间位置电场最大;屏蔽式绝缘子的泄漏频带与浇筑孔形状与尺寸有关,对于矩形浇筑孔,随着浇筑孔长度的增大,基本谐振频率会变小;对于圆形浇筑孔,随着半径的增加,泄漏出更多的电磁波,Sp曲线的谐振频率点更加密集,并且谐振的幅值也会变大。