蒙特卡罗方法分析SF_6/N_2混合气体的绝缘特性

在E/N的范围为150⁵00 Td(1 Td=10-17V·cm2)内,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法及空碰撞技术模拟SF6/N2混合气体的脉冲汤逊放电。在SF6的百分含量k为0500 Td(1 Td=10-17V·cm2)内,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法及空碰撞技术模拟SF6/N2混合气体的脉冲汤逊放电。在SF6的百分含量k为0¹00%范围内,求出了SF6/N2混合气体的有效电离系数(α-η)/N,漂移速度Ve,并由此导出临界击穿场强(E/N)lim在不同k时的值,计算结果与其他研究者报道的实验数据显示极好的一致性。为SF6/N2替代SF6作为绝缘用气体时高压电器设备的设计提供了参考依据。     

SF6/N2混合气体绝缘特性的实验研究

目前绝大多数气体绝缘开关设备采用SF₆气体绝缘,SF₆泄漏导致严重的环保问题,人们迫切希望少采用或不采用SF₆气体,以降低对环境的污染。为此,试验研究SF₆和SF₆/N₂混合气体在不同混合比、不同压力以及在不同电场结构下的击穿特性,并与SF₆气体的绝缘性能进行比较,试验结果表明：在N₂中注入20%~30%的SF₆气体后,SF₆/N₂混合气体绝缘性能指标可以达到纯SF₆气体的80%左右,但若继续增加SF₆气体的配比,则其耐电强度上升的幅度明显变慢;此外,试验研究还发现,极不均匀电场会大大降低气体的耐击穿电压强度。试验研究证明了采用SF₆/N₂混合气体代替纯SF₆气体的技术方案的可行性。     

环保气体HFO-1336mzz(E)及其混合气体的绝缘性能研究

近年来多种新型环保气体及其混合气体作为潜在的SF6替代气体受到关注,该文提出将HFO-1336mzz(E)作为绝缘介质应用于电力设备中.结合实验测量的饱和蒸气压数据,采用Antoine方程和气液平衡定律结合的方法研究分析了该气体及其混合气体的饱和蒸气压特性,并与C4-PFN和C5-PFK气体进行了对比.基于饱和蒸气压特性确定充气比例,利用脉冲汤逊实验测量了HFO-1336mzz(E)及其混合气体的电子群参数,并依此确定气体的绝缘强度.研究结果表明,当HFO-1336mzz(E)的比例达到60％时,与CO2或干燥空气的混合气体具有接近SF6的绝缘强度.该文的研究结果为新型环保气体HFO-1336mzz(E)的研究和应用提供重要的基础数据及参考.     

脉冲气体开关用SF6混合气体放电特性的研究

脉冲功率技术在大功率激光、Z箍缩、高功率微波和材料合成等领域均有非常广泛的应用,气体开关是脉冲功率装置中关键元件之一.为了获得开关间隙中不同气体电介质时开关工作性能、开关寿命等的变化规律,笔者针对一种典型结构的场畸变气体开关,采用工程中常用的正负充压回路方式,通过改变SF6/N2、SF6/Ar混合比、气压和电极间距等实...     

变压器油纸绝缘气隙放电特性及其产气规律

变压器油纸绝缘局部放电是引起运行变压器绝缘老化和破坏的主要原因之一,及时了解局部放电的产生与发展以及其产生气体的变化规律能判断运行变压器内部的潜伏性故障及发展,为此,基于油纸绝缘气隙放电模型,研究了变压器油纸绝缘气隙放电的产生、发展及其特征参量的变化规律,实验分析了放电发展过程中油中溶解气体的产生及变化特征,实验结果表明,油纸气隙放电产生的主要气体为H2、CH4和CO,随着放电时间的增长,绝对产气速率呈下降的趋势;结合模糊诊断探索了气隙放电与油中溶解气体的对应关系,在改良三比值编码中与气隙放电相关程度最大的编码是"100"。     

Particle-Initiated Breakdown Characteristics and Reliability Improvement in SF6 Gas Insulation

Particle-initiated breakdown characteristics in SF6 gas are investigated. Breakdown voltages are greatly influenced by particle diameter especially for AC voltages, and for very fine metallic wire particles are much higher than those for moderately thick ones. The breakdown stress of a gas gap is obtained as a function of particle length and can be estimated fairly well by assuming a corona stabilizing zone. For a spacer, the electric stress which is parallel to its surface dominates surface breakdowns and the relation between the stress and particle length is experimentally determined. In order to increase breakdown voltages, the effects of both the dielectric coating on a high-voltage electrode and spacer shape are examined. Finally, the effectiveness of the dielectric coating on a grounded electrode is demonstrated to prevent particle levitation.     

SF6/N2混合气体绝缘特性实验研究

通过安托万方程和拉乌尔定律,研究了不同混合方案下SF6/N2混合气体的液化温度,结合混合气体全球变暖潜能值(GWP)研究结果,分析混合气体的理化特性.文中搭建混合气体绝缘特性试验平台,测试不同混合方案下SF6/N2混合气体的工频击穿电压和直流击穿电压,分析了混合气体中SF6含量对混合气体绝缘性能和理化性能的影响规律.研...     

油绝缘典型电极放电产气特性对比分析

少油类设备内部通过填充绝缘油进行内部绝缘,因内部空间小,在发生放电或过热故障时,会引起绝缘油关键参量劣化而产生大量H₂、烃类气体、CO和CO₂等油中溶解气体,故障严重时会导致设备爆炸,损失巨大。设计了一种少油类设备放电试验系统,获得了放电后油中气体扩散特性,开展了典型缺陷所对应的3种典型电极（板板电极、球球电极（球纯油球、球纸板球）和针板电极）在不同间隙距离、不同放电时间下的产气量对比研究,研究结果表明：板板电极放电下,直接加压至击穿产气量较小,球球电极和针板电极放电产生的C₂H₂和H₂呈现饱和趋势,在相同的间隙距离和放电时间下,针板电极产气量最大,球球电极次之,产气量最小的是板板电极,在1 mm间隙下,球纯油球较球纸板球布置下的电极放电过程剧烈,产气量大。获得了3种典型电极油中放电气体含量变化规律,主要结论对于少油类设备产气下的故障分析具有重要的意义。     

SF_6/N_2混合气体微观电弧特性研究

氮气(N_2)易获取、无污染、在不均匀电场下有很高的稳定性等特点,采用SF_6/N_2混合气体替代有强温室效应的六氟化硫(SF_6)气体逐渐成为研究的热点,并且在部分电气设备中已经有所应用。本文以气体动力学方程为基础,考虑了带电粒子的碰撞,仿真得到SF_6/N_2混合气体电弧形成过程及其中微观电子密度的时变规律,并分析了混合气体组分对电弧形成过程的影响,从微观上加深了对SF_6/N_2混合气体特性的认识。     

吸收烟气余热的非共沸混合工质蒸发换热特性

为探讨低温有机朗肯循环系统冷热流体之间的传热特性,以新型二元非共沸混合工质R1311+R60la为例,建立基于电站锅炉烟气余热吸收的蒸发器换热模型.考虑非共沸工质相变温度的滑移与烟气温度变化的匹配特性,并借助物性计算软件Refprop 8.0考虑温度对非共沸工质物性的影响,分析了不同烟气流量、工质配比条件下蒸发器内的温度及温差分布,以及对过程(炯)损失的影响.结果显示:通过控制烟气流量可有效避免蒸发器内部温差极值点的出现;同时,研究还发现混合工质R1311+R60la在0.8/0.2和0.7/0.3两种配比下换热曲线线性度较高,与烟气热源拟合较好,更有利于换热.R60la含量比例在0.2-0.3之间变化时,会出现温差由极大值向极小值转变.通过对混合工质组分更为细化的研究,有望得出更佳配比,进而提高整个有机朗肯循环系统的效率.     

冲击电压下SF_6气体绝缘典型缺陷局部放电特性研究

随着电网电压等级的不断提高,对于高电压等级设备现场只做工频耐压试验已不能满足电网安全需要,针对此情况,IEC推荐采用振荡型雷电波和振荡型操作波作为现场冲击耐压试验用波形,此外,为了对设备的整体绝缘强度进行合理判断,该标准还建议现场做冲击耐压试验的基础上同时进行局部放电检测。为了对比研究振荡型冲击与双指数冲击对绝缘作用的差异,文中首先建立了产生波形符合IEC 60060-3—2006标准要求的振荡冲击发生器及相应的局部放电检测系统,在此基础上,对比研究了GIS中典型缺陷在双指数冲击电压和振荡冲击电压下的放电特性。结果表明,振荡冲击能多次激发缺陷发生放电,更容易暴露出金属突起物缺陷。研究结果为现场实现冲击下局部放电检测奠定了试验基础。     

CO_2混合气体的绝缘性能计算与分析

CO_2气体的灭弧性能较好,但绝缘性能较差,近期作为SF_6替代气体的缓冲气体受到关注。文中基于Boltzmann解析法,计算分析了CO_2与SF_6、O_2、CF3I、c-C_4F_8、N_2、Air、CF_4、C2H6、CH4、CHF310种气体的混合气体的绝缘性能。首先,以CO_2/SF_6混合气体为例,计算了不同混合比例下气体中的电子能量分布函数、折合有效电离和吸附反应系数、折合有效电离反应系数以及临界折合电场强度等数据。然后,给出了10种混合气体在不同混合比例下的临界折合电场强度值,进而讨论了不同混合气体的绝缘性能。结果表明:10种CO_2混合气体中,CO_2/CF3I和CO_2/c-C_4F_8的临界折合电场强度(E/N)cr明显高于其他几种混合气体,且CO_2/c-C_4F_8的(E/N)cr整体上低于CO_2/CF3I;当CO_2比例分别低于80%和50%时,CO_2/CF3I和CO_2/c-C_4F_8的(E/N)cr明显高于CO_2/SF_6;当CO_2比例分别低于25%和15%时,CO_2/CF3I和CO_2/c-C_4F_8的(E/N)cr甚至高于纯SF_6。     

SF_6/N_2混合气体电击穿特性仿真及实验

通过求解两项近似Boltzmann方程,得到SF_6/N_2的放电参数,并将该参数引入流体模型。结合有限元法和通量校正传输法对SF_6/N_2的流注放电过程进行循环迭代求解,计算其击穿电压。以均匀电场中压强0.1~0.6MPa、间隙5mm为例进行数值模拟,通过气体放电实验对计算结果进行验证。根据计算及实验结果得到不同混合比、压强下SF_6/N_2的协同效应系数,分析采用上述计算方法研究混合气体协同效应的准确性。为更全面地反映混合气体应用条件,进一步开展压强低于0.1MPa的SF_6/N_2击穿特性实验研究。研究表明:随着电子崩不断向前发展,放电间隙的空间电子数密度快速增长,SF_6放电过程中的空间电子数密度增长速度低于SF_6/N_2。0.1MPa下20%SF_6/80%N_2放电5ns时的电子数密度峰值达到4.6×1014m~(-3),而SF_6中该值仅为3.7×1012m~(-3)。当气压为0.1~0.6MPa时,SF_6/N_2击穿电压计算值与实测值的最大误差为9.23%,协同效应系数计算值随压强、混合比的变化趋势与实验结果相符,误差均值为5%。0.02~0.08MPa下SF_6/N2击穿电压、协同效应系数随压强、混合比的变化趋势与0.1~0.6MPa下的基本相同。     

一种新的气体绝缘电气设备

当前电网中引入了许多基于AIS和GIS技术组合的新型高压开关装置,行内称之为HGIS.因其尺寸更小、更环保、成本更低、安装时间更短、停电时间更少,供电企业已经开始用这类新型高压组合电器来取代传统敞开式变电站设备.这些开关装置可以大幅度提高电网的运行可靠性,逐步减低设备的寿命周期成本,提升供电企业的劳动效率.     

1 000 kV气体绝缘金属封闭开关设备

1000kV高性能气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)是1000kV交流输电系统不可或缺的元件。在过去的时间里，500kV GIS的设计及制造技术已经成熟。为设计出高性能l000kVGIS奠定了基础。章介绍了三菱电气公司高性能l000kV GIS的主要特性及其中的主要设备．并介绍了其在1000kV交流输电系统中的应用情况。     

400MW燃气轮发电机绝缘技术

东方电机成功地引进了三菱公司400MW燃气轮发电机设计和制造技术,结合国内和公司实际情况,开发了满足三菱要求的定子铁心绝缘技术,工作场强最高的定子线棒绝缘技术,定子绕组固定绝缘技术和转子绝缘技术等,为我公司成功制造400MW燃气轮发电机和开发外冷汽轮发电机绝缘技术打下了坚实的基础.本文详细介绍了400MW燃气轮发电机定子铁心绝缘、定子线棒绝缘、定子绕组固定绝缘和转子绝缘以及相关的电气绝缘性能等.     

一种新的气体绝缘电气设备

当前电网中引入了许多基于AIS和GIS技术组合的新型高压开关装置,行内称之为HGIS。因其尺寸更小、更环保、成本更低、安装时间更短、停电时间更少,供电企业已经开始用这类新型高压组舍电器来取代传统敞开式变电站设备。这些开关装置可以大幅度提高电网的运行可靠性,逐步减低设备的寿命周期成本,提升供电企业的劳动效率。     

CF_3I/N_2混合气体中绝缘子沿面闪络特性的研究

文中以SF_6/N_2混合气体作为比较,研究了CF3I/N_2混合气体中绝缘子在工频电压和正、负极性雷电冲击电压下的沿面闪络特性。结果表明:在0.1~0.3 MPa下,CF3I/N_2混合气体中绝缘子的工频闪络电压和雷电冲击闪络电压均随气压升高而增大;在较低气压下,CF3I/N_2混合气体中绝缘子的负雷电冲击闪络电压比正极性下要低,而当气压高于某临界值时,负极性下闪络电压又会高于正极性;绝缘子在含30%CF3I气体的CF3I/N_2混合气体中的绝缘性能基本介于含20%/30%SF_6气体的SF_6/N_2混合气体中的绝缘性能之间,可以为CF3I混合气体替代SF_6混合气体应用于高压气体绝缘电气设备中提供参考。     

SF_6/N_2混合气体温度与压力特性的计算及相关试验

使用SF_6/N_2混合气体代替纯SF_6气体作为GIS母线气室的绝缘介质,是一种大幅降低SF_6气体使用量的新型技术。文中对该混合气体的温度和压力特性开展了研究,利用道尔顿分压定律、贝蒂—布里奇曼方程、理想气体状态方程对SF_6/N_2混合气体状态方程进行了推导,开展了混合气体温度压力试验,对SF_6占体积比30%±2%的SF_6/N_2混合气体的试验测量数据和理论计算数据进行了对比分析,确定了该方程在工程应用上的有效性。根据研究绘制了混合气体温度压力特性曲线,为相关GIS设备以及气体监测仪表仪器的设计研发提供了依据。