800kV GIS母线内部故障电弧分析及试验验证

母线是GIS设备的主要导电回路,设计具有高参数、高性能的母线结构是保证GIS设备可靠运行的基础。母线在发生内部故障电弧时会产生压力升高,从而引起壳体的破坏,会对整体设备运行及人身安全造成严重危害,因此需要对母线在内部故障电弧下的压力升高进行分析。文中介绍了800 kV GIS母线的技术参数和结构特点,对某实际工程母线结构内部故障电弧下的压力升高及烧穿时间进行了详细地分析及计算,通过内部故障电弧型式试验进一步验证了该母线具有良好的耐受内部故障电弧的能力。     

内部故障下高压SF_6气体绝缘金属封闭开关设备壳体状态的分析

介绍了SF6气体绝缘金属封闭开关设备发生内部故障电弧的危害 ,分析了发生故障时电弧使壳体烧穿及气压升高使壳体爆裂的产生机理 ,从而提出了在设计上应采取的措施。     

不同绝缘气体对内部故障电弧压力效应的影响

故障电弧会引起开关柜内气压上升而破坏设备危害附近工作人员,是较为严重的常见事故之一。由于SF_6具有严重的温室效应,为了减少其使用量,笔者研究了不同替代气体对故障电弧压力效应的影响。笔者通过大量实验研究了密闭腔体内氮气和二氧化碳绝缘气体发生内部故障电弧时的压力上升特性,并通过计算总结了不同气体能量转移系数(kp)的规律。研究表明:相同电弧能量下氮气比二氧化碳压力上升更大;压力上升和能量转移系数都随初始充气压增大而上升;相同电弧电流时,二氧化碳比氮气的能量转移系数大。这些发现有利于更好地了解和利用替代气体氮气和二氧化碳,减少SF_6的使用量。     

GIS内部异物放电故障的特征机理研究

气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)具有金属全密封、结构紧凑的特点,若厂内装配或现场安装过程洁净度控制不严,则可能混入金属碎屑等异物,引起局部放电甚至击穿故障。因此有必要对异物放电故障的发生机理及特征进行分析,从而制定针对性的防范措施。以两起GIS内部异物放电故障的典型案例为例,通过现场检查及试验对故障过程及异物来源进行分析,并结合不同异物位置的电场仿真计算,分析异物放电故障的发生机理。结果显示,相对于残留在壳体表面的异物,因电场力或振动作用跳跃至半空中或黏附在高压导体表面的异物更具有危险性,对电场强度的影响更大。对异物放电故障的特点进行总结,并进一步提出针对异物产生的防范措施,有利于从源头上消除异物隐患。     

气体分析技术在GIS故障定位和故障类型判断中的应用

笔者采用气体分析技术对一起GIS事故进行了分析、判断,通过检测管技术确定了故障气室;应用离子色谱法、GC-FTIR联用法、气相色谱法对相关气室的气体进行了分析。通过该事例研究了故障下GIS中气体成分的变化情况,探讨了故障下GIS中气体成分变化与故障性质的关系。     

母线导体插入深度不足导致GIS对地故障原因分析

基于对近年来出现的GIS母线内部发生的对地短路故障原因的检查及分析,介绍了对ZF6-252型GIS母线导体滑动连接及固定连接方式的检查情况,根据检查结果分析了出现导体插入深度不够的原因,提出了从设计和现场安装上进行防范的措施。     

GIS内部局部放电检测的研究

根据测量系统等效电路的传递函数的幅频特性图,优化设计了CT线圈测量系统和外被电极测量系统,CT线圈测量系统有一个较好的频率选择特性,有一个可以减少外界干扰的谐振频率,当第一个谐振点频率约为100kHz时,CT线圈测量系统的测量灵敏度为2～10pC,外被电极测量系统的灵敏度为15～30pC,应用这两种测量系统,对充有SF_6或SF_6/N_2或SF_6/空气混合气体且带有固定微粒或自由微粒的同轴电极系统,获得了一些检测局部放电的结果。     

1000 kV GIS设备故障检测及实例分析

针对一起特高压变电站1 000 kV气体绝缘封闭开关设备(GIS)开关合闸电阻气室绝缘盆击穿故障,介绍了绝缘故障的定位和分析方法,结合保护动作情况、故障录波信息以及六氟化硫(SF6)气体分解物检测等多种手段确定了故障气室,对故障气室进行返厂解体检查,确定故障是由气室内部异物造成的绝缘盆沿面放电所导致。该实例分析为其他特高压站GIS故障的快速判断提供了借鉴。     

BA1—10金属封闭开关设备内部故障电弧效应及其防护

介绍了金属封闭开关设备因电弧短路而引起的开关柜内部故障原因及物理过程,以及防止故障的办法和相应的改进措施。     

中压金属封闭开关设备内部故障电弧的预防和排除

目前,工厂人员人身安全问题越来越受到重视,如何预防和排除开关设备(以下简称开关柜)内部故障电弧,保护操作和维护人员的安全和防止事故扩大,早已引起开关柜制造厂和用户的特别关注,而且这项内容已列为开关柜设计和选用的主要条件。本文是由开关柜制造厂的设计者和设备的使用者和管理者,根据各自的实践经验,综合起来对开关柜内部故障电弧的产生、危害、预防和排除做的总结,以供产品设计者和用户订货选型参考。     

直流电压下GIS内部缺陷检测

在传统脉冲电流法的基础上,设计了直流电压下脉冲电流检测系统。通过施加直流电压和交流电压,对气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal enclosed switchgear and controlgear,GIS)内部缺陷的局部放电信号进行检测。直流电压和交流电压下局部放电信号特征对比结果表明,直流电压下局部放电起始电压较交流电压下低,直流检测技术可以高效、准确地检测缺陷局部放电。     

中压开关柜内部电弧压力升计算--模型简化方法研究

中压开关柜内部电弧故障时有发生,其短时间释放出的巨大能量引起隔室内部压力迅速上升,对设备、建筑物以及工作人员的安全造成了严重威胁。基于零部件规则化和隔室等容积替代的简化原则,提出了开关柜复杂模型简化方法;利用CFD法计算了不同简化模型的压力分布规律,给出了模型最优简化方法;对SCM法与CFD法获得的计算结果进行了对比,分析了两者的差异。结果表明:采用规则化-等容积替代混合方式简化模型获得的结果与原始模型吻合较好,计算时间缩短了约54.39%;当泄压板打开后,隔室内部的压强分布差异较大,采用SCM法获得的结果误差较大,应采用CFD法进行求解。     

一起220kV GIS断路器放电故障分析与试验研究

高电压等级的气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal enclosed switchgear and controlgear,GIS)在发生大电流短路故障时,常常由于短路能量较大,故障设备烧蚀严重而无法确定故障位置和直接原因。针对此,采用扫描电子能谱(energy disperse spectroscopy,EDS)法对发生故障的220 k V某变电站GIS设备SF6气体分解产物及故障区域表面附着物进行分析研究,结合返厂解体,同时考虑断路器设备原件的成分组成,分析了造成事故的原因。同时,在实体220 k V GIS内试验研究了铁质金属颗粒对GIS绝缘强度的影响和绝缘劣化的危险程度。结果表明:GIS断路器内存在铁质金属异物是造成事故的直接原因,厂内安装控制不严造成的带缺陷出厂为间接原因;在同一电压等级下,金属异物越大对GIS的绝缘强度影响越明显,绝缘劣化越突出,GIS越易发生闪络事故。     

一起因设备设计问题引发事故的分析

设备设计制造存在问题有可能引起设备故障。介绍了一起110 kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)配置的电压互感器事故发生的经过,以及对事故原因的分析。经深入观察和试验,确定因设备设计存在缺陷导致事故发生,得到的结论可供参考并应引起关注。     

一起因操作接地开关引发组合电器内部故障的原因分析

GIS组合电器与传统敞开式电气设备相比较,有很多明显的优越性。但由于其所有元件均处于封闭金属壳体内,运行人员无法直接观察设备运行状态,只有通过各种遥测、遥信信号及机械位置指示来间接反映GIS内部元件实际工况。通过某变电站GIS操作过程中出现故障的分析和判断,说明值班员应充分重视GIS操作过程中出现异常现象,只有这样才能有效避免事故发生。     

Pressure Rise and Propagation Phenomena Due to Fault Arc in Container with Opened Pipe

This paper describes experimental and analytic studies on pressure rise and propagation phenomena due to high current arcs in a container with opened pipes. The shape of the experimental container was chosen taking into account underground common ducts. First, arcs were ignited in the container with varying diameter D and length L of the opened pipes and at arc currents of 4 kA to 12.5 kA and an arc duration of 0.1 s. Based on measured waveforms, the maximum pressure rise and the pressure oscillation frequency were obtained. It was found that there is a tendency for to increase with decreasing D and increasing L, and that D has a much greater impact on . In addition, the tendencies of with changing D and L can be approximately explained by Helmholtz resonance. Second, a CFD model for the container with opened pipe was developed based on the experimental results, and simulations were performed. The simulation results were found to correspond to the experimental pressure rise.     

电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用

介绍一种基于检测电弧光的中、低压开关柜和母线故障保护系统及其在电力和工业系统中的应用。     

GIS正常运行与松动故障下的振动机理

气体绝缘开关设备(GIS)运行时常发生开关部件及电气连接点的松动故障,引发机械的异常振动。分别从导电杆所受电磁力与涡流两方面推导三相共体式GIS与三相分体式GIS受力振动机理,进行仿真建模,证明了振动机理的正确性。建立松动故障时接触面受力振动模型,仿真计算松动时接触面的振动位移,并对比正常运行时振动特性与松动故障时振动特性的差异,发现松动故障时振动信号在某些频段的能量会增加,常见的是在1 000~2 000 Hz段的能量增加明显。进行现场实际的松动故障模拟,采集GIS振动信号,对振动信号进行时频变换提取频谱特征,验证了仿真计算的正确性。     

接地异常引起的设备故障分析处理

以一起变电站接地异常引起的设备故障为例,分析了造成设备故障的原因,提出下一步急需对所有变电站接地网开展普测和开挖检查工作,对锈蚀严重、接地电阻超标的立即进行接地网改造等针对性防范措施,有效避免因接地异常引起设备损坏事件的重复发生。