550 kV SF6 气体绝缘高海拔套管绝缘屏蔽结构

介绍了550 kV SF6气体绝缘金属封闭式组合电器（GIS）高海拔套管的绝缘屏蔽结构参数对电场分布的影响。针对套管单屏蔽结构方案,通过有限元法研究了接地屏蔽层翻边结构参数组合对套管内部最大电场强度的影响;研究了接地屏蔽层高度对GIS套管内外绝缘电场强度分布的影响。从而通过最优化接地屏蔽层高度和接地屏蔽层翻边结构参数组合,得到合理的套管内外电场分布,有效解决了高海拔型套管外绝缘修正后的内外电场分布均匀化问题,为550 kV SF6气体绝缘高海拔套管的绝缘结构设计提供了理论依据。     

1100kV GIS用SF6气体绝缘复合套管结构有限元仿真分析

对1 100 kV高压组合开关电器(GIS)用SF_6气体绝缘复合套管内部SF_6气体压强的确定、GIS复合套管内屏蔽结构许用场强进行了讨论分析,确定了套管内部金属屏蔽和外绝缘结构设计方案。基于此,建立了1 100 kV GIS套管的三维有限元仿真计算模型,并对其内部金属屏蔽和绝缘件电场分布进行了仿真模拟,同时对套管基座进行了机械应力分布计算。结果表明:套管金属屏蔽最大电场强度约为10 k V/mm,复合绝缘子护套表面电位分布接近线性分布;当负荷加载方向垂直于GIS管道方向时,弯曲应力最大值为11.2 MPa;在1.1倍额定电流6 930 A下,套管中温度最高点位于中心导杆附近,最高温度为80℃,满足设计要求,试制的SF_6气体绝缘复合套管通过了全部型式试验。     

550kV SF6充气套管两种内屏蔽结构的研究

采用Ansys软件计算分析了采用单屏蔽和双屏蔽结构的两种550kV SF_6充气套管的电场分布。分析表明,采用单屏蔽结构的与采用双屏蔽结构的550 kV SF_6充气套管,均符合设计要求。经绝缘试验验证,两种结构设计的套管均通过了试验。但双屏蔽结构的SF_6充气套管,结构较复杂,性价比不及单屏蔽结构的SF_6充气套管。     

高压绝缘套管电场分析及结构优化

高压绝缘套管是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)高电压与地电位绝缘的重要元件,其均匀的电场分布与合理的结构是GIS安全运行的保证。笔者针对252 k V GIS高压绝缘套管结构设计与电场分布问题,以电磁场理论为基础,通过建立高压绝缘套管电场分布计算的数学模型和基于ANSYS软件的套管电场分布的仿真分析,对套管接地内屏蔽附近电场分布对套管外表面局部区域电场强度的影响进行研究,并据此对套管内屏蔽进行结构设计。套管内屏蔽结构参数的优化结果表明,套管外表面的最大切向场强降低了约29%,使其绝缘性能有了明显的提高。     

1000kV GIS用套管的设计

1000kV GIS用套管是GIS中的关键设备,为实现1000kV GIS用套管的自主设计这一我国特高压技术工程的重大突破,在对日本NGK公司研制的1000kV GIS用套管的结构及参数进行讨论的基础上,从1000kV GIS用套管的结构、额定电流选择与散热、套管防爆技术、套管均压环设计、套管内屏蔽设计等方面详细介绍了1000kV GIS用套管的设计要点。计算结果表明:1000kV GIS用套管采用金属屏蔽结构比较简单,工艺上容易实现,通过计算其电气性能和机械性能能够满足工程要求。同时,1000kV GIS用套管设计上还需要考虑大电流下的一次导电管的散热及瓷空心绝缘子的防爆问题。     

40.5kV空气绝缘开关柜穿墙套管电场优化与结构设计

针对40.5kV交流金属封闭开关柜内部具有高、低压屏蔽的典型穿墙套管运行过程中出现局放、沿面放电问题,利用Ansys Workbench软件进行电场计算和问题分析并提出两种结构优化方案。分析绝缘试验时穿墙套管初始放电主要发生在内穿铜排表面窄边圆角处原因,采用参数化建模优化方法并以高压、接地屏蔽罩长度和半径为变量,在一定范围内进行反复迭代综合考虑得到穿墙套管高、低压屏蔽罩优化方案并试验验证,在此基础上进一步设计高压罩全屏蔽方案,对比两方案参数并结合生产实际给出工程建议。仿真与试验结果表明:屏蔽罩优化方案将铜排表面、环氧外表面最大场强分别减小为4.5、2.6kV/mm,高压全屏蔽型方案通过取消接地屏蔽附近伞群、适当降低环氧厚度,将穿墙套管整体最大场强降为2.37kV/mm,为穿墙套管设计提供工程依据。     

交流550kV SF_6高压套管的绝缘设计研究

高压套管是高压开关设备中的一个至关重要的元件,其电场结构是一个典型的极不均匀电场结构,所以在设计中如何使其电场分布合理均匀就成为关键点。笔者从起晕场强及起晕电压入笔,给出了高压屏蔽环的设计思路;为了改善地电位附近场域分布,通过大量的电场解析,揭示了接地内置屏蔽筒的尺寸与瓷套的高度及内径间的关系;详细分析了套管在淋雨及干试状态下,由于瓷套外介质相对介电常数εr的变化所引起场域分布的变化情况及不同试验状态下的关注部位。最后给出了550 kV套管绝缘设计时,空气中各部位场强许可值的确定方法及其数值,为套管的研发提供了具有参考价值的经验数据。     

550kV SF_6气体绝缘GIS套管内屏蔽结构研究

主要介绍了550 kV SF6气体绝缘GIS套管的内绝缘屏蔽结构形式。针对550 kV SF6气体绝缘GIS套管传统的双屏蔽层结构形式所带来的装配难、局放高和成本高等缺陷,通过建立电场模型及优化设计平台,选取了经电场优化的单屏蔽层方案,有效避免了传统的双屏蔽层设计所带来的问题。经型式试验验证,产品各项性能指标满足技术规范要求,绝缘试验合格并具有较大的裕度,套管具有良好的技术经济指标。     

550kV SF6汽体绝缘GIS套管内屏蔽结构研究

主要介绍了550 kV SF6气体绝缘GIS套管的内绝缘屏蔽结构形式.针对550 kV SF6气体绝缘GIS套管传统的双屏蔽层结构形式所带来的装配难、局放高和成本高等缺陷,通过建立电场模型及优化设计平台,选取了经电场优化的单屏蔽层方案,有效避免了传统的双屏蔽层设计所带来的问题.经型式试验验证,产品各项性能指标满足技术规...     

±1100 kV特高压直流穿墙套管交、直流局部放电试验净空区域优化

为准确测量±1 100 kV特高压直流穿墙套管交、直流试验电压下的局部放电量水平,验证其绝缘设计、材料选型、制造工艺的合理性,提出了低背景干扰的局部放电试验净空区域优化方法;利用电磁屏蔽试验空间内穿墙套管试验布置的有限元仿真模型计算了交流1 273 kV和直流+1 683 kV下的空间电场分布;通过测量接地尖端电极交流局部放电量、高电位均压环直流局部放电脉冲,得到了用于±1 100 kV直流穿墙套管交、直流局部放电试验净空区域优化的基准场强;通过对比净空区域优化前后局部放电背景干扰水平,验证了所采用的交、直流局部放电试验净空区域优化方法的正确性。研究结果可为有限电磁屏蔽试验大厅内特高压直流设备交、直流局部放电试验干扰信号识别和抑制提供方法和依据。     

基于静电场仿真分析的绝缘套管优化设计

为设计适用于40.5 k V中压柜式气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)的插入式套管,运用静电场理论建立C-GIS套管电场的数学计算模型,通过ANSYS软件对套管在悬浮和接地不同状态下仿真了套管的电场分布,并根据研究结果对内部结构进行了优化。结果表明:内屏蔽接地情况下放电几率更低,屏蔽罩距离中间导电铜棒距离为15 mm,屏蔽罩折边半径为1.5 mm时,环氧树脂外表面沿面场强降低了约31%,环氧树脂内部最大场强为18.8 k V/mm,绝缘性能得到了明显提升。     

12 kV涂敷屏蔽层的固体绝缘环网柜局部放电分析与结构设计

为分析喷锌层对固体绝缘环网柜的电场分布及局放水平的影响,笔者建立了12 kV涂敷屏蔽层的绝缘筒三维模型,采用有限元分析方法对其进行了电场仿真。分析发现绝缘筒进线套管末端的电场和电力线分布不规律,存在局部放电的危险。提出在原有绝缘筒上添加接地屏蔽环和屏蔽网的措施,来改善进线绝缘套管末端局部电场集中的问题。仿真和实验结果表明:加入接地屏蔽环和屏蔽网的改进方法使得喷锌后的绝缘筒的整体电场分布变得均匀,同时提高了绝缘筒的平均熄灭电压,验证了此改进方法在工程应用中是可行、有效的。能有效提高固体绝缘环网柜的绝缘性能,同时也为改善固体绝缘环网柜的绝缘设计提供一定的理论参考。     

1100 kV直流SF_6气体绝缘穿墙套管电场仿真分析

国产1 100 kV直流SF_6气体绝缘穿墙套管首次采用双层内屏蔽结构。为此,提出了1种气体电流密度计算方法用于仿真直流电压下的套管电场分布,对工频和直流电压下分别采用单层和双层内屏蔽结构时的套管电场分布进行了仿真分析,探讨了双层内屏蔽结构的电场调控能力,仿真分析了气体电离对电场分布的影响。结果表明:直流电压下套管外部表面电场分布不受内屏蔽电极配置方式的影响,但双层屏蔽结构相对于单层屏蔽结构能够减小套管内部电极的表面场强;套管外部空气电离达到一定程度后将引发屏蔽环表面起始的闪络,内部SF_6气体电离达到一定程度后则更容易发生电离区附近的套管表面电晕放电。     

550kV高压套管绝缘结构优化设计

<正>500kV等级电网是我国的骨干网架,550kV高压开关设备是保证其安全可靠运行的关键设备。550kV高压套管是550kVGIS或T-GCB的重要组成部分,优化设计550kV高压套管,提高其运行可靠性对于保证电力系统的安全可靠运行具有重要意义。国内550kV高压套管的成熟内屏蔽结构为双屏蔽结构;采用有限元电场分析计算方法优化设计550kV高压套管的绝缘结构,优化其双屏蔽结构为单屏蔽结构,屏蔽罩端部采用多圆弧过渡;优化顶部多环均压结构为一个较大R的单环结构;在减少其零部件、降低成本的同时提高了运行可靠性。优化后的550kV高压套管顺利通过了整套绝缘型式试验。     

几种隔离开关断口屏蔽罩的电场计算

绝缘结构的设计是高压电气设计的核心问题之一,绝缘结构能否满足设计要求,对产品的安全运行至关重要. 笔者设计了3种不同的145 kV隔离开关断口的屏蔽罩:倒圆型、连续倒圆型和椭圆型,应用电场数值有限元法对屏蔽罩附近的电场进行了计算,分析了其电场分布特性.研究指出,采用椭圆型或连续倒圆型屏蔽罩的绝缘特性要优于常规的倒圆型屏...     

新型145kV 3150 A GIS研制与开发

132 kV等级电网是印度、伊朗、沙特阿拉伯及马来西亚等中南亚国家的基本网架,145 kV GIS是保证其安全可靠运行的关键设备,开发研制高可靠性145 kV 3150 A GIS可以大大提高132 kV输电线路的输送能力;因此,其经济意义及社会意义重大。介绍了TBEA自主研制开发的新型145 kV 3150 A GIS的主要技术参数;详细介绍了其主要组成元件断路器、隔接组合、电流互感器、母线、快速接地开关、套管等元件在设计结构上的独特特点;对关键元件断路器、隔接组合、套管的绝缘性能进行了数值仿真。新型145 kV GIS在国家高压电器质量监督检验中心(西安)进行了整套型式试验验证。新型145 kV GIS采用模块化设计,布置灵活,可以满足双母接线、单母接线等多种方式。     

145kV SF_6气体绝缘复合套管的小型化研究与设计

为满足目前高电压开关设备小型化的需求,笔者以145 kV小型化的SF6气体绝缘复合套管为研究对象,基于标准和工程的技术要求,建立整体套管的物理模型,对套管的内外绝缘设计分别进行计算分析,并采用有限元法对套管电场进行分析,确定了145 kV小型化气体绝缘复合套管的绝缘结构设计。通过对样机的试验验证,证明了该小型化套管设计方案合理,各项性能指标均能满足预期要求,具有良好的技术经济指标。     

变电站接地短路对附近电位分布影响的计算

用有限元法计算了某220kV变电站接地短路时可能引起的附近电力调度大楼地网散流和地电位分布。结果表明变电站接地短路时的散流会对变电站地网及其附近地区的地电位分布产生一定影响,在设计变电站和建筑物内设备接地连接时应考虑由此产生的地电位升高和地电位差。     

有限元数值计算技术应用于特高压穿墙套管三维电场模拟分析

800kV特高压直流穿墙套管是我国±800kV特高压直流输电工程中的重要设备,亟需应用有限元数值计算技术对其关键部位进行三维电场模拟分析,确定传统结构设计的合理性并提供优化方案。为此在环氧浸纸电容式和金属屏蔽式2种技术路线下,分别讨论了特高压直流穿墙套管的结构特点和绝缘性能。应用有限元法仿真计算了金属屏蔽结构下穿墙套管的三维电场分布,重点分析了穿墙套管金属屏蔽表面及其相关附件电场分布特点,进一步对套管中间连接结构及支撑绝缘子的实际尺寸进行三维实体模型电场分析,并优化支撑绝缘子结构型式和尺寸。计算结果表明:对于金属屏蔽式芯体结构,高场强区域集中在金属屏蔽翻边位置及外部均压环表面,双层金属屏蔽芯体结构下穿墙套管复合绝缘子沿面电位及电场分布相对均匀,可实现套管紧凑型结构设计。该研究结果可为特高压穿墙套管的设计、研制及运行提供理论依据。     

超高压线路工频电场超限值对策的研究

针对日益增多的超高压线路引起的环境问题,研究了超高压线路工频电场超限值对策。通过对现有的和采用屏蔽措施后的地面电场强度分布、屋顶场强分布分别进行仿真计算分析和模拟试验,确定出架设屏蔽线和接地围栏两种屏蔽方案;根据屏蔽方案在现场采取屏蔽措施,在500kV线路下边相外架设1根屏蔽线,高度11m,水平距离距边相2m,试验结果表明屏蔽后场场强降低了35%。