c-C_4F_8在球板电极下的绝缘性能和绝缘子沿面闪络特性研究

文中从c-C_4F_8的绝缘性能和绝缘子沿面闪络特性角度出发,进行了球板电极下对c-C_4F_8的工频击穿实验和雷电冲击实验,以及常压下绝缘子的沿面闪络击穿实验。同时进行了SF_6、N_2和CO_2的对比实验。实验结果表明,对于气隙击穿的工频耐压实验和雷电冲击实验,c-C_4F_8的击穿电压值都随着间隙距离的升高而增加,并呈线性趋势;在稍不均匀电场中,c-C_4F_8的绝缘性能约为SF_6的1.4倍;c-C_4F_8中绝缘子的闪络电压明显大于SF_6。从绝缘性能的角度来看,c-C_4F_8在某些条件下可以作为SF_6的一种替代气体,用在电力设备中。     

板-板和球-球在CO_2气体内的放电特性

为了解CO2气体的绝缘特性,在相同的温度和湿度的条件下,对板-板电极和球-球电极在不同电极间距、不同压强下进行了工频耐压和雷电冲击试验。试验表明,体积分数99.99%的CO2气体绝缘强度随着电极间距和压强的增加而增加,符合经典气体的击穿曲线走势,证明了试验方法的正确性。在工频耐压试验中,当压强达到0.6MPa后,对CO2气体的绝缘特性有明显的改善。在雷电冲击试验中,0.5 MPa和0.6 MPa时气体的绝缘特性近似。此外,根据击穿曲线可知,均匀电场在雷电冲击试验中的极性效应不明显,而稍不均匀电场的极性效应非常明显;且负向冲击电压的击穿值远小于正向冲击电压击穿值,他们之间的击穿电压差随着间距的减小而减小。总结试验数据可推断,在110 k V设备中使用CO2气体作为绝缘气体时,其压强建议≥0.6 MPa。     

非圆柱形电极下纯氮气气体绝缘性能试验研究

因氮气物理化学性能稳定,作为环保型气体绝缘介质在气体绝缘开关柜领域受到了重点关注。在目前气体绝缘开关柜常用的非圆柱形电极下对纯氮气分别进行了工频耐压和雷电冲击耐压试验,并对试验结果进行多角度分析,通过曲线拟合得到了较低压力下氮气击穿电压(U_b)与气压和放电距离的乘积(p×d)关系经验公式,研究结果对氮气绝缘开关设备研发具有一定的指导意义。     

极不均匀电场中CF3I-CO2混合气体雷电冲击绝缘特性的研究

以含10%CF_3I气体的CF_3I-CO_2混合气体为研究对象,研究了极不均匀电场中CF_3I-CO_2混合气体在正、负极性雷电冲击电压下的绝缘特性。结果表明:在0.1～0.3 MPa气压内,极不均匀电场中CF_3I-CO_2混合气体在正、负极性雷电冲击电压下的50%击穿电压均随着电极间隙距离的增大而逐渐升高,且增长趋势近似为线性,但在0.3 MPa气压下,正极性雷电冲击电压下的50%击穿电压曲线则呈现出一定程度的饱和趋势;当间隙距离较大时,极不均匀电场中CF_3I-CO_2混合气体在正极性雷电冲击电压下的50%击穿电压均比负极性雷电冲击电压下的低;但当间隙距离较小时,CF_3I-CO_2混合气体在正极性雷电冲击电压下的50%击穿电压比负极性雷电冲击电压下更高。     

雷电冲击下稍不均匀电场中SF_6/N_2混合气体的协同效应

近年来,在气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中开始使用低SF6体积分数的SF6/N2混合气体作为绝缘介质,但对这种混合气体的协同效应相关研究还不多。为此,在稍不均匀电场、正负2种极性雷电冲击(LI)下,研究了较低SF6体积分数的SF6/N2混合气体的击穿特性及协同效应受电压极性和气压的影响。结果表明:在较低气压和负极性雷电冲击下的击穿电压高于正极性;当气压超过某一临界值后,正极性下的击穿电压将高于负极性。引入协同效应系数对混合气体的协同效应进行了分析,发现:负极性雷电冲击下协同效应系数0.1,且受气压影响不明显;正极性下的协同效应相对较弱,但随着气压升高协同效应增强。     

大气条件对空气间隙放电特性的影响及其数值解析式

空气间隙放电与大气条件有关。将常态大气条件下的普通空气作为研究对象,探讨了不同大气条件下空气隙在耐受工频电压和雷电冲击电压下的放电特性,获取了因大气条件变化而导致空气隙的工频与雷电冲击击穿电压的波动范围,并建立了对应的数值解析式。该式能把工频电压和雷电冲击电压下空气隙的放电曲线箍在特定的范围内。实测结果表明所建立的数值解析式与试验值有较好的吻合性。     

植物绝缘油纸匝间绝缘的电气性能研究

本研究搭建了匝间绝缘试验平台,并在雷电冲击电压、操作冲击电压和工频电压下开展了植物绝缘油纸绝缘和矿物绝缘油纸绝缘的耐压试验。结果表明：在工频电压下,植物油纸绝缘的击穿电压高于矿物油纸绝缘;在操作冲击电压下,植物油纸绝缘的击穿电压略高于矿物油纸绝缘;在负极性雷电冲击电压下,植物油纸绝缘的击穿电压略低于矿物油纸绝缘。考虑到不同规格导线匝间绝缘的击穿电压存在差异,为指导植物绝缘油变压器的匝间绝缘设计,基于试验结果,采用有限元法对矿物油纸匝间绝缘和植物油纸匝间绝缘的场强进行仿真计算,结果表明击穿电压下矿物油纸匝间绝缘的最大场强高于植物油纸匝间绝缘。     

电极间距10~40mm时CO_2气体的放电特性

为了寻找可代替SF6气体的气体绝缘介质,研制了一种可以自动切换电极和自动调整电极间距的小距离放电装置,并采用该装置对CO2气体进行工频耐压试验,得到体积分数为99.99%的CO2气体在不同电场、压强和电极间距下的击穿电压。结果表明,对于均匀电场,测量得到的CO2气体的绝缘强度与理论计算值基本相同,击穿电压与压强和电极间距呈正相关;当板–板电极间距为30 mm、压强为0.5 MPa时,CO2气体绝缘强度满足110 kV气体绝缘设备的工频耐压要求。对于稍不均匀电场,当压强为0.3、0.4 MPa时,CO2气体的绝缘强度相差不大;当压强为0.5 MPa时,绝缘强度开始升高;当压强为0.6 MPa时,绝缘强度明显升高。对于极不均匀电场,压强的增大对于击穿电压没有明显影响。     

三元混合式绝缘油和矿物油的雷电冲击击穿及产气特性对比分析研究

混合绝缘油由于能统筹兼顾矿物油和植物油的优点而受到国内外研究学者的广泛关注。该文以矿物油为参比,针对一种新型三元混合式绝缘油的雷电冲击击穿及产气特性开展对比研究,分析比较极不均匀电场形式下油隙长度为5～25mm的两种油品分别在正、负极性雷电冲击电压作用下的击穿电压、放电发展速度和产气含量的差异。结果表明:在正极性雷电冲击电压下,三元混合式绝缘油与矿物油的雷电冲击击穿电压相差不大;在负极性雷电冲击电压下,矿物油的雷电冲击电压约是三元式混合绝缘油的1.5～3.5倍;矿物油在正、负极性雷电冲击电压下的放电发展速度均大于三元混合式绝缘油;随着针-板油隙距离的增大,两种油品的击穿电压和放电发展速度均呈现不同幅度的增长;在正、负极性雷电冲击击穿相同次数后,三元式混合绝缘油中溶解的气体含量显著小于矿物油;油中溶解的H_2、C_2H_2是三元混合式绝缘油电弧放电分析的首选特征量。     

雷电冲击下极不均匀电场中SF_6/N_2混合气体的协同现象EI北大核心CSCD

近年来在气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中开始逐步使用低SF6混合比的SF6/N2混合气体作为绝缘介质,用以替代纯SF6气体。为了在电力设备中更好地应用SF6/N2混合气体,在极不均匀电场、正负两种极性雷电冲击(LI)下,通过实验分析研究了较低SF6混合比的SF6/N2混合气体的放电特性与协同现象,并在负极性雷电冲击下发现了反常的负协同效应。研究发现:负极性雷电冲击下,N2的击穿电压随气压的升高趋势显著高于SF6与SF6/N2混合气体,当气压超过0.3 MPa后,N2的击穿电压明显高于SF6/N2混合气体,甚至在0.5 MPa时超过了纯SF6的击穿电压,即出现了显著的负协同效应,且随着气压的升高,负协同效应明显增强;正极性下仍存在一定的协同效应,但协同效应随着气压降低而减弱,当气压低至0.2 MPa,亦出现了负协同效应。     

雷电冲击下极不均匀电场中SF_6/N_2混合气体的协同现象

近年来在气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)中开始逐步使用低SF6混合比的SF6/N2混合气体作为绝缘介质,用以替代纯SF6气体。为了在电力设备中更好地应用SF6/N2混合气体,在极不均匀电场、正负两种极性雷电冲击(LI)下,通过实验分析研究了较低SF6混合比的SF6/N2混合气体的放电特性与协同现象,并在负极性雷电冲击下发现了反常的负协同效应。研究发现:负极性雷电冲击下,N2的击穿电压随气压的升高趋势显著高于SF6与SF6/N2混合气体,当气压超过0.3 MPa后,N2的击穿电压明显高于SF6/N2混合气体,甚至在0.5 MPa时超过了纯SF6的击穿电压,即出现了显著的负协同效应,且随着气压的升高,负协同效应明显增强;正极性下仍存在一定的协同效应,但协同效应随着气压降低而减弱,当气压低至0.2 MPa,亦出现了负协同效应。     

特快速瞬态过电压和雷电冲击作用下特高压GIS绝缘特性

随着电压等级的提高,气体绝缘开关设备(GIS)的额定雷电冲击(LI)耐受电压和特快速瞬态过电压(VF-TO)水平的差异越来越小,由VFTO引起的绝缘事故也日益严重。为研究特高压GIS在VFTO下的绝缘耐受水平,设计了VFTO模拟产生装置,研究了不同气压下SF6棒-板和球-板间隙在VFTO和雷电冲击下的绝缘特性。实验结果表明:稍不均匀电场间隙在VFTO下的击穿电压高于雷电波;对于高气压下棒-板间隙,负极性VFTO下的击穿电压和伏-秒特性曲线位于雷电波之下;雷电冲击下棒-板间隙极性效应在一定的气压下会出现反转现象。分析表明:在不同冲击波前和振荡波尾的VFTO和雷电波作用下SF6气体间隙击穿特性的差异与放电过程中空间电荷行为的差异有关。     

隔板尺寸对棒-板空气绝缘间隙工频耐压特性的影响

为了进一步揭示隔板尺寸对气体绝缘间隙耐压水平的影响,对棒-板空气绝缘间隙引入不同尺寸隔板前后的工频耐压特性进行了实验研究。通过改变隔板位置和电极开距,研究了不同尺寸隔板对间隙工频击穿电压和起晕电压的作用,并分析了隔板表面的剩余电荷对击穿电压的影响。结果表明:隔板的引入大大提高了整个间隙的击穿电压,隔板尺寸较大时击穿电压最大可提高到原来的2.32倍;隔板的引入会略微降低整个间隙的起晕电压,最大下降幅值约为2 k V;隔板表面的剩余电荷对工频击穿电压通常不存在累积效应。为使整体工频耐压特性最佳,需要综合考虑隔板的尺寸和位置对击穿电压和起晕电压的作用。     

CF_3I-N_2混合气体在稍不均匀和极不均匀电场中的工频击穿特性

三氟碘甲烷(CF3I)是近年来被认为最有可能替代六氟化硫(SF_6)的环保型绝缘气体之一。通过建立CF3I混合气体绝缘性能试验平台,对CF3I-N_2二元混合气体在不同体积分数(20%和30%)、气压(0.1~0.3 MPa)、放电间隙(5~30 mm)以及电场不均匀系数(针–板模型和球–板模型)下的工频击穿特性进行了研究,揭示了CF3I-N_2混合气体工频击穿电压受CF3I体积分数、间隙距离、气压以及电场不均匀度等因素的影响规律。结果表明,在稍不均匀电场中,CF3I-N_2混合气体的工频击穿电压随放电间距的增大而增大,同时随气压的升高线性增加。在极不均匀电场中,CF3I-N_2混合气体的工频击穿电压近似于随间隙的增大线性增加,但击穿电压随气压的变化出现了不同程度的饱和现象。与SF_6气体相比,CF3I体积分数为20%和30%的CF3I-N_2混合气体能够分别达到纯SF_6气体50%和55%以上的工频耐压水平。     

影响静电加速器高压的因素

研究了机械尺寸,真空,绝缘气体的成份、气压和湿度对静电加速器高压的影响。发现在67～0.1Pa真空下,存在耐压“盲区,”气体的绝缘性能随气压的升高而增强。在0.6MPa以上时,N2和CO2的击穿电压增加趋势逐渐变缓,而混合气体的击穿电压仍呈直线增加。N2和CO2的比例为802∶0时效果最佳,加入SF6可明显提高绝缘性能,湿度对击穿电压影响不大。     

大容量电力设备标准雷电冲击现场试验技术

随着电压等级的提高,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)等电力设备电容量增大。现场耐压及绝缘试验作为GIS设备投运前的最后一道关口,是提高入网质量的重要保障。为此,结合国内外SF6间隙放电特性研究成果,发现极不均匀电场中SF6间隙工频或直流击穿电压随气压变化会出现"驼峰"现象,高气压下间隙击穿电压和电晕起始电压相近;随冲击电压波前时间增加,间隙放电电压升高可达10%~20%。解释了现行交流耐压与局部放电试验检测GIS绝缘缺陷的局限性,阐明了开展现场雷电冲击试验的必要性及其技术瓶颈,并分析了冲击电压检测绝缘缺陷的有效性。基于研制的新型紧凑型低电感冲击电压发生器,提出大容量电力设备标准雷电冲击现场试验技术,并在特高压南京站得到应用。此外,还从提高绝缘检测有效性出发,提出了现场耐压与绝缘检测试验改进方案。     

CF_(3)I-CO_(2)混合气体在稍不均匀和极不均匀场中的雷电冲击特性北大核心CSCD

为了解决当前SF替代气体的问题,近年来人们对三氟碘甲烷(CF_(3)I)及其混合气体的研究颇多,发现其混合气体在一定电压内有替代SF的潜力。通过搭建放电实验平台,控制放电间隙距离、气压和混合比率对CF_(3)I-CO_(2)的混合气体在稍不均匀电场和极不均匀电场下的雷电冲击特性进行了实验研究。研究发现CF_(3)I-CO_(2)混合气体在这两种不同电场下的击穿电压都随间隙距离呈正相关,但两者增长趋势不相同,而击穿电压随气压则表现出明显差异化的规律。在稍不均匀电场下,间隙距离较小时击穿电压与距离呈线性关系,而当间隙距离偏大时则呈现饱和状态的现象;击穿电压与气压的关系则呈现出增长速率加快的现象。在极不均匀电场下,击穿电压与距离呈饱和趋势增长;气压上则是以较慢的速率增长;此外,在一些特殊情况下还出现了极性反转现象和“驼峰”现象。通过与纯SF的击穿电压相比,两种电场下CF_(3)I-CO_(2)混合气体的绝缘性能在混合比率k=30%时最佳,可以为CF_(3)I混合气体应用于气体绝缘设备中提供参考。     

<<控制电缆耐受过电压特性试验>>

对几种典型控制电缆在工频、直流及雷电冲击过电压下的耐压特性进行了试验研究,结果表明：电缆末端沿面闪络电压随沿面距离的增大呈饱和趋势;电缆头部处理的好坏,对整个电缆的耐压水平有较大影响;屏蔽层对芯线的绝缘水平是控制电缆绝缘中最薄弱环节,在30s以内可耐受工频交流18kV以上,正极性直流45kV以上,负极性雷电冲击40kV以上。工程中应控制地网的允许地电位升高在其耐受范围之内。     

电力设备预防性试验规程讲座

1 工频耐压试验电压标准的制定 电力设备工频耐压试验电压标准,是以雷电过电压水平和操作过电压水平作为基础,经过计算而得的。并经长期实践、验证,证明是适用的。 变压器的工频耐受电压确定的步骤如下:其中β_1、β_2、分别是操作波冲击系数(内绝缘抗操作过电压的强度与抗1min工频电压的强度之比)和雷电全波冲击系数(内绝缘抗雷电全波的强度与抗1min工频电压幅值的强度之比)。 写成公式可表示如下: 与操作冲击耐受电压近似等效的工频耐受电压表达式:     

雷电冲击下SF_6气体放电击穿电压分散性的实验研究

一般应用升降法进行冲击下SF_6气体放电击穿特性实验时,要求击穿电压的分散性小于3%,以保证测得数据的可靠性。但是在实验过程中发现,SF_6气体相对于其他气体而言,击穿电压的分散性普遍偏大,一些情况下甚至超过了5%,而国内外针对SF_6气体放电击穿电压的分散性仍缺乏系统的研究。为此,在正、负标准雷电冲击(LI)作用下,实验研究了SF_6气体放电击穿电压的分散性随电极尺寸、气压和间隙距离的变化规律。结果表明:当间隙距离d=33 mm,电极曲率半径r=40、15、8 mm时击穿电压的分散性随气压增长而均呈现减小趋势;正LI下击穿电压的分散性随电场不均匀系数的增大而呈现先下降后上升的"U"曲线趋势,负LI下击穿电压的分散性随电场不均匀系数的增大而呈现先上升后下降的倒"U"曲线趋势;当电极曲率半径r=8 mm,间隙距离d=7、15、33 mm时击穿电压的分散性随着气压的增长而均呈现下降趋势。由此可得结论:正、负LI下SF_6气体放电击穿电压的分散性随着间隙距离的增加而均呈现线性增大的趋势。