252 kV GIS母线用盆式绝缘子绝缘及应力设计裕度分析

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)最重要的绝缘部件,其性能优劣直接影响GIS的运行可靠性。文中针对多个252 kV GIS用盆式绝缘子样本,在昆明特高压试验基地进行了特性试验,并根据试验采用仿真计算手段,建立了三维电场仿真和应力仿真模型,校核了盆式绝缘子及母线结构的绝缘设计和应力设计,并结合零表压试验和水压破坏试验结果进行了分析,得到了各盆式绝缘子在不同载荷下的设计裕度,并针对性的提出了设备选型和后续工作优化建议。研究成果有助于深入理解盆式绝缘子的设计和技术细节上的差异,为252 kV GIS设备选型、运行维护提供了参考。     

GIS盆式绝缘子用环氧树脂绝缘特性提升方案研究

盆式绝缘子是以环氧树脂为主绝缘材料的绝缘器件,在气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)内起到绝缘和支撑的作用,其绝缘寿命对GIS的稳定运行起到关键作用.目前GIS内常见的故障类型主要是由盆式绝缘子的绝缘问题引起的,因此提高盆式绝缘子的整体绝缘性能有助于保障GIS安全可靠运行.首先使用...     

GIS中盆式绝缘子沿面放电的新特征气体CS_2

盆式绝缘子沿面放电是气体绝缘组合电器(GIS)的主要绝缘故障形式。为监测盆式绝缘子的绝缘状况,研究GIS内环氧树脂固体绝缘介质发生沿面放电情况下SF6特征分解产物的变化规律,在小型模拟平台上试验发现,CS2是盆式绝缘子沿面放电时SF6气体生成的产物,并在110 k V GIS母线段实体绝缘子沿面放电试验中得到验证。用B3P86量子化学理论计算方法,得出了SF6在盆式绝缘子沿面放电条件下CS2的产生途径和能量条件。试验与理论计算结果表明,盆式绝缘子等固体绝缘介质发生沿面放电时GIS的内部发生复杂的化学反应,会有多种途径生成CS2,且由盆式绝缘子等环氧树脂介质表面炭化后提供碳源。CS2是一种可用于GIS中盆式绝缘子沿面放电故障诊断的特征气体。将CS2作为特征气体应用于生产实际检测,成功发现多起运行中的GIS涉及盆式绝缘子沿面放电导致绝缘损坏的潜伏性缺陷。     

工业CT/DR检测系统在盆式绝缘子检测中的应用研究

盆式绝缘子是GIS重要的绝缘部件,一旦发生绝缘故障将影响GIS的安全运行。现有DR成像技术由于在检测时存在图像重叠的缺陷,常会导致漏检。通过试验,对工业CT/DR检测系统进行参数设置与检测流程优化,将工业CT/DR检测系统应用于GIS盆式绝缘子内部缺陷检测。试验结果证明所提工业CT/DR监测系统优化方法在GIS盆式绝缘子内部检测的有效性和可行性,为盆式绝缘子内部缺陷检测提供了新的方法。     

GIS盆式绝缘子表面缺陷及其诊断方法研究综述

盆式绝缘子作为气体绝缘组合电器（GIS）最薄弱的绝缘环节,其表面缺陷是提高GIS设备绝缘强度研究中的关键问题。本文首先介绍了气泡缺陷、异物缺陷、表面脏污以及裂纹缺陷等盆式绝缘子常见表面缺陷的产生和发展机理;其次分析总结了盆式绝缘子表面缺陷诱发闪络的发生机制,明确了盆式绝缘子表面电场分布及表面电荷积聚是影响绝缘子沿面闪络...     

特高压GIS用通气型盆式绝缘子气流通道设计与性能验证

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的核心元件,通气型盆式绝缘子能够简化GIS气室结构、提高充气效率、提升产品装配质量,对GIS设备结构具有重要意义。本文提出一种非对称布置、大尺寸开孔的气流通道设计思路,设计了一种1 100 kV特高压GIS用通气型盆式绝缘子,并对设计样品进行了绝缘试验、力学试验、抗震试验。结果表明:通气型盆式绝缘子通过了型式试验项目,满足特高压GIS技术参数要求与工程需要,证明了设计思路的正确性。     

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。     

基于泄漏电流与热失重的盆式绝缘子活化能计算方法

盆式绝缘子作为气体绝缘金属封闭开关（GIS）的关键部件,长期受电热应力作用易发生绝缘缺陷与老化裂解,是GIS设备故障的主要原因之一。通过活化能表征可以有效地描述盆式绝缘子材料的劣化程度,因此开展盆式绝缘子劣化过程中活化能有效计算方法的研究具有重要意义。文中首先基于加速老化试验样本,开展热分析动力学研究,采用传统的热失重实验解析盆式绝缘子热解反应过程,并结合Flynn-WallOzawa法对盆式绝缘子的活化能进行计算;进一步地,建立基于泄漏电流计算电导活化能的方法,开展不同老化实验样本的电导活化能计算。最后与传统的Flynn-Wall-Ozawa法进行对比,分析发现两种方法的计算结果以及老化关联规律基本一致,进一步对两种方法在材料老化程度的表征手段与关联规律进行理论分析。上述研究为盆式绝缘子无损伤计算活化能的手段提供了理论指导与实验分析,有助于揭示盆式绝缘子的热解老化机理。     

1100kV盆式绝缘子研制开发

在气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中,盆式绝缘子起着隔离相邻气室、支撑导体及绝缘的重要作用,研制开发高参数、高性能的1 100 k V盆式绝缘子是保证1 100 k V特高压GIS安全可靠运行的基础。详细介绍了所研制开发的1 100 k V盆式绝缘子的设计特点;应用有限元分析计算软件对其绝缘性能和机械性能进行了详细的计算分析,计算结果表明:接地屏蔽环可以有效降低其三交区电场强度。介绍了1 100 k V盆式绝缘子的浇注工艺。该1 100 k V盆式绝缘子在产品质量检测中心顺利通过了整套型式试验,其雷电冲击耐受水平高达2 880 k V,爆破压力最低达3.15 MPa,最高达4.0 MPa,验证了其绝缘性能及机械性能的高可靠性。     

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。     

550kV GIS用盆式绝缘子的绝缘设计研究

作为气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中核心元件,盆式绝缘子绝缘设计关系到GIS整体的绝缘水平。阐述了盆式绝缘子设计思路,对其结构形式进行了分析,结合电场及制造工艺给出最优形状比,提出了盆式绝缘子设计过程中关键位置电场校验判据,并通过试验验证了所提出校验判据的合理性。     

紫外成像法的GIS盆式绝缘子局部放电研究

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在电力系统中占有重要地位,盆式绝缘子是GIS内部重要的部件,其表面放电是影响GIS安全运行的重要因素,文中在盆式绝缘子表面设置了典型的绝缘缺陷模型,利用紫外成像仪记录了其表面放电引起紫外光子发射的整个过程,分析了典型放电缺陷模型下的放电电压与光子数之间的关系,对绝缘子表面放电进行了探索,取得的结论:1表面放电紫外光子数随着缺陷尺寸的增大有增大趋势,但是多次重复性实验表明存在饱和特性;2当模拟的同一种绝缘缺陷位于盆式绝缘子不同位置的时候,放电初始电压不同,相同电压下的光子数目也存在较大差异;3当绝缘缺陷距离导杆距离大于6 cm时,在相同电压下的放电明显减弱,产生的紫外光子数也明显减少。这些结论有助于后续对盆式绝缘子表面电荷特性的深入研究,同时也为现场检测GIS局部放电提供了依据。     

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。     

特高压盆式绝缘子水压试验中应力应变分布的仿真计算与光纤测量

特高压盆式绝缘子是气体绝缘开关设备的关键部件,绝缘子的应力集中可能会导致盆式绝缘子内部产生微裂,引发放电事故并对盆式绝缘子产生更严重的破坏。为了分析特高压盆式绝缘子在受到外力作用下应力应变分布情况,采用有限元软件ANSYS对盆式绝缘子在水压试验中应力应变的分布情况进行仿真计算,基于计算结果,将布拉格光栅光纤布置于盆式绝缘子表面,测量盆式绝缘子在水压破坏试验中不同位置应变大小并与仿真计算结果相比较。结果表明,盆式绝缘子在水压试验中应力最大的位置位于靠近法兰曲率半径较小的盆面处,该位置也是盆式绝缘子破坏时的破坏起始位置。仿真计算所得盆式绝缘子的应力应变与实际测量结果一致性较好,是一种对盆式绝缘子应力分析研究的有效可靠方法。     

800 kV GIS设备用盆式绝缘子设计开发

盆式绝缘子的可靠性对整套气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)以及电网的安全运行至关重要。以800 kV GIS用盆式绝缘子为例,从盆式绝缘子的外形、屏蔽环、中心嵌件等方面综合考虑进行结构设计,应用有限元分析软件对关键部位的绝缘性能和机械性能进行仿真计算,计算结果满足判据要求,并通过型式试验验证了设计的可行性。     

盆式绝缘子开裂故障的无损检测技术研究

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中的重要部件,文中将对盆式绝缘子的裂纹检测技术进行研究。主要进行振动检测技术在盆式绝缘子裂纹缺陷检测方面的可行性研究,对独立的盆式绝缘子进行尺寸较大的径向贯穿型裂纹制造,对比进行完好和损坏状态下的盆式绝缘子振动模态实验,分析固有频率值差值以及频率图谱的变化情况,提出基于机械振动技术的盆式绝缘子裂纹故障判断方法,为机械振动检测技术的后续研究和应用推广提供了重要依据。     

GIS盆式绝缘子典型缺陷的电场仿真

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)是电力系统中的重要设备,盆式绝缘子作为GIS设备核心绝缘组件,对于GIS设备的安全稳定运行至关重要。盆式绝缘子故障是导致GIS无法正常运行的主要原因,文中设计了气隙缺陷、嵌件毛刺缺陷、单金属颗粒缺陷以及金属颗粒群缺陷四种典型放电缺陷类型,利用有限元静电场数值计算方法建立了252 kV盆式绝缘子的仿真模型。研究了不同典型缺陷模型的电场分布情况,分析了不同缺陷对电场的畸变情况。根据仿真结果设计了四种典型模型的缺陷尺寸参数,为GIS内部缺陷的模拟和试验提供了参考。     

一起GIS盆式绝缘子应力开裂导致绝缘击穿故障

GIS设备在电力系统中应用广泛,其安全运行具有十分重要的工程意义。文中针对某变电站一起间隔母线气室(220 kV GIS)盆式绝缘子击穿故障,采用扫描电子显微镜、能谱仪等检验手段全方位对气室绝缘击穿原因进行深入分析,并结合返厂解体和设备装配工序检查,明确了该次故障是由于设备装配过程中三相导体不对中产生的额外应力引起盆式绝缘子裂纹导致的,并根据此次故障分析结论,提出了此类故障的防治建议。     

基于热失重分析的盆式绝缘子热分解活化能的计算方法

气体绝缘金属封闭开关(GIS)在电力系统中应用广泛,其中盆式绝缘子长期在电热应力作用下不断发生老化降解,严重情况下可能会引发重大事故。盆式绝缘子的老化降解实际上是化学反应过程,因此研究盆式绝缘子的热分解过程具有重要意义。文中基于热分析动力学原理,采用热失重法分析了盆式绝缘子在5种不同升温速率下的热分解过程,采用Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger法计算了盆式绝缘子的活化能。研究结果表明,采用Flynn-Wall-Ozawa第1种方法和Kissinger方法计算结果基本一致,由Flynn-Wall-Ozawa第2种方法计算得到的活化能起初随着转化率的增加而增大,在转化率0.12处达到峰值,然后随着转化率的增大略有下降,并给出了这一现象的微观解释。上述研究对于准确计算盆式绝缘子的活化能,进而为揭示老化机理和评估老化程度具有一定的指导意义。     

基于摩擦接触和密封圈接触压力的252 kV小型化GIS用盆式绝缘子应力分析

边界条件设置是影响盆式绝缘子应力计算结果准确性的关键因素.本研究建立了252 kV小型化GIS用盆式绝缘子轴对称模型,并引入橡胶密封圈Mooney-Rivlin函数模型,通过有限元分析软件对不同约束边界条件下盆式绝缘子进行应力仿真计算,并与水压试验实测值进行对比分析.结果表明:采用摩擦接触的边界条件与工程实际相符,适用于盆式绝缘子的应力仿真边界条件设置,研究结果可对其他电压等级盆式绝缘子的小型化、轻量化设计提供参考.