特高压盆式绝缘子工艺技术研究

为满足特高压开关设备对于盆式绝缘子电气性能和力学性能的特殊要求,在常规浇注配方的基础上通过添加一定比例的脂环族环氧树脂,同时采用三段固化工艺制造高性能盆式绝缘子,并对其性能进行测试分析。结果表明：与常规配方材料相比,新配方的盆式绝缘子电气强度提高了27.6%,热变形温度提高了20.2%,热电老化寿命达到40年以上。高性能盆式绝缘子通过全部工频和雷电冲击裕度试验,水压破坏强度达到4.6 MPa。     

252kV GIS盆式绝缘子金属法兰开孔的电场分析及优化设计

为检测GIS内局部放电特高频信号,需在盆式绝缘子金属法兰开孔处设置局部放电传感器,而金属法兰开孔会对盆式绝缘子表面及开孔处电场强度产生一定影响。笔者应用有限元分析软件ANSYS对三相分箱式252 kV GIS中盆式绝缘子电场强度进行了仿真计算,研究金属法兰开孔尺寸大小和结构对盆式绝缘子表面和浇注孔表面电场强度的影响。仿真结果表明,浇注孔结构对盆式绝缘子表面电场强度影响显著,金属法兰开孔大小对盆式绝缘子表面电场强度影响较小,经过优化后的小尺寸浇注孔绝缘子表面电场强度最大值比无浇注孔时高出3.21%,达到了预期目标。     

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。     

特高压气体绝缘金属封闭开关设备用盆式绝缘子的质量控制

为改进特高压气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的盆式绝缘子,在充分考虑生产、运输、运行过程中绝缘子的各种工况及兼顾产品技术水平、综合性能和工艺稳定性考核的情况下,从型式试验、材料试验、工艺控制和出厂检测等方面开展研究,提出了相应的质量控制措施。大量抽样试验结果表明,满足所提型式试验要求的绝缘子的水压破坏平均值在3.1~3.8 MPa之间,远高于标准要求的2.4 MPa;其标准偏差在0.32~0.65 MPa之间,因此提出的措施有效提高了特高压盆式绝缘子的质量稳定性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

1 100 kV GIS 盆式绝缘子的性能

采用ANSYS软件,对1 100 kV GIS盆式绝缘子的电场强度及机械强度进行了详细的分析和计算。在不断优化制造工艺基础上,制造出了性能优良的1 100 kV 盆式绝缘子。电气性能优良,单件顺利通过1 100 kV/5 min工频耐受电压、2 400 kV（1.2/50 μs 峰值）雷冲击电压试验,局放量小于2.3 pC;机械性能优良,水压破坏强度达到4 MPa（2.4 MPa）。     

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。     

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。     

GIS盆式绝缘子典型缺陷对其电场分布的影响北大核心CSCD

气体绝缘金属全封闭组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在生产、运输、安装过程中,其内部可能存在缺陷引起局部场强畸变,从而导致绝缘介质范围内气体放电或击穿。为了研究GIS盆式绝缘子缺陷对其电场分布的影响,本文以252 kV GIS母线腔体为对象,结合三维制图软件SolidWorks和有限元分析软件Comsol建立了GIS的仿真计算模型。仿真分析了悬浮颗粒粒径、圆柱气隙缺陷高度、沿面裂纹长度对盆式绝缘子电场分布的影响。研究结果表明:当悬浮金属颗粒粒径1 mm≤D≤2 mm时,粒径越大,悬浮颗粒缺陷附近的最大电场强度越高且呈M型分布,位于凹侧的悬浮金属颗粒比凸侧颗粒对盆式绝缘子场强的影响大;当气隙缺陷的高度2 mm≤h≤4 mm时,气隙高度增大,缺陷附近的最大场强减小,但下降幅度小于3%,且电场分布呈“兔耳”形状;当沿面裂纹缺陷的长度5 mm≤l≤9 mm时,裂纹长度增加,缺陷附近的最大电场强度降低,且电场分布呈Z字型。总体来说,上述3种典型缺陷中,盆式绝缘子两侧的悬浮金属颗粒引发的局部电场畸变程度最大。文中研究结果可为GIS盆式绝缘子典型缺陷故障类型的诊断提供参考。     

基于电场计算及模态分析的220 kV GIS盆式绝缘子裂纹缺陷检测方法研究

特高频局部放电法和振动法是GIS盆式绝缘子缺陷检测的重要工具,为了研究特高频局部放电法和振动法的适用性,需要对缺陷盆式绝缘子电场分布和振动模态研究。该文建立了含有正常或缺陷盆式绝缘子的直线型GIS间隔的三维模型,采用有限元法计算了盆式绝缘子的表面电场分布和振动模态,并研究裂纹缺陷对表面电场强度和振动模态的影响。研究结果表明,当盆式绝缘子有裂纹时,裂纹附近出现明显的电场畸变,靠近母线的裂纹端部电场畸变更为严重,靠近外壳的裂纹有可能无法用特高频局部放电法进行检测。当盆式绝缘子存在裂纹时,前10阶模态频率均呈下降趋势。     

局部放电对GIS盆式绝缘子绝缘劣化程度的评估研究

为了及时发现气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Swithear,GIS）放电故障，通过分析GIS设备的典型局部放电检测方法的数据特点，依据模糊综合评价法原理，选取能够反映GIS设备运行状态的检测数据作为评估指标，建立GIS盆式绝缘子的状态评估模型，分析局部放电检测方法；根据相关技术规范对评估指标进行归一化，分析指标数据特征；选择三角形与半梯形组合隶属度函数，运用层次分析法确定评估指标的权重向量集，选择加权平均型算子进行模糊合成，最终实现对GIS盆式绝缘子的状态评估。最后通过实例验证了该评估方法的有效性和实用性。     

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。     

盆式绝缘子金属丝缺陷下电场分布仿真研究

为研究金属丝缺陷对GIS内部盆式绝缘子电场分布的影响,采用有限元分析方法,以实际1100kV GIS内部盆式绝缘子为研究对象,利用ANSYS仿真软件仿真计算存在金属丝缺陷的盆式绝缘子电场分布,并研究金属丝的分布方向、径向距离、长度和宽度对盆式绝缘子电场分布的影响.结果表明:盆式绝缘子内部的金属丝缺陷会使电场严重畸变,电场强度最大值为无缺陷时的10.76倍,且金属丝径向分布时对盆式绝缘子电场的影响更大.盆式绝缘子的电场畸变程度与金属丝分布方向、径向距离及长度有关.     

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。