SF_6/N_2混合气体的126kV GIS母线的研制

母线是GIS设备的主要导电回路,设计具有高参数、高性能的母线结构是保证特高压GIS设备可靠运行的基础。现在大部分的GIS母线在使用绝缘性能较好的SF_6气体作为绝缘介质。介绍了126 kV GIS用SF_6/N_2混合气体母线的相关参数、气体混合比的选择及环境经济效益,对混合气体母线的绝缘性能和温升性能进行了详细的分析计算,型式试验的顺利通过验证了SF_6/N_2混合气体母线的可靠性。     

基于SF_6气体介质击穿判据的气体绝缘变电站母线优化设计

针对现有气体绝缘变电站(GIS)母线设计只考虑主导体温升,不考虑GIS内绝缘水平的现状,提出了基于GIS内SF_6气体介质击穿判据的GIS母线设计方法,较之传统的GIS母线设计方法,该方法对GIS运行可靠性的考虑更全面。在SF_6气体击穿判据的基础上,提出击穿裕度Em的概念。并建立求解Em的电磁场-温度场-流场等多场耦合模型,讨论了影响Em的因素。在此基础上提出按照使最小击穿裕度Emmin最大化原则对GIS母线进行优化设计不但能确保主导温升符合设计要求,还从绝缘角度保证了GIS设备运行的可靠性和安全性。最后,论文讨论了GIS出现特快速暂态现象(VFT)时GIS内的绝缘情况。研究发现,尽管母线尺寸按照在稳态运行条件进行了优化,但在VFT条件下GIS气室仍有被击穿的危险。因此在进行母线设计时需特别考虑VFT条件下气室内的绝缘水平,这点在今后的母线设计中应引起高度重视。     

1100kV特高压交流变电站开关设备低温应对措施

随着特高压交流工程建设的不断开展,越来越多特高压变电站将建设在低温地区。由于特高压开关设备普遍采用SF_6气体绝缘,在低温地区使用会存在低温液化问题,降低设备运行稳定性,提升电网运行风险,需采取措施提高设备耐受低温能力。基于设备重要性的考虑,对于1 100 kV GIS,宜采用户内布置方式。对于户外使用的1 100 kV出线套管和分支母线可采用降低气压的方法降低气体液化温度。对于其他电压等级的GIS设备,可在设备外壳加装加热装置,按一定程序对设备气室加热,保证绝缘和灭弧介质SF_6的状态稳定。上述低温应对措施均通过了低温试验考核,试验结果将为后续低温特高压站的建设和运行提供指导。     

GIS设备不停电交流耐压试验时母线隔离断口击穿的仿真分析及防止措施

为检验新建GIS(气体绝缘封闭金属开关)设备是否具备投运条件,目前有效的方式是对其进行现场交流耐压试验。但对双母线接线的变电站而言,由于运行母线与试验间隔之间仅通过母线隔离开关断开,在间隔扩建或检修后的耐压试验过程中,母线隔离开关断口承受的电压为试验电压与母线运行相电压之差,如果试验电压与运行相电压相位反相达到180°时,就可能出现断口击穿进而危及GIS运行设备的情况,这将给供电可靠性带来极大的影响。基于以上问题,笔者以EMTP-ATP为仿真工具,通过建模和仿真分析了扩建的GIS设备间隔带电进行交流耐压试验过程中,母线隔离开关断口上出现极端击穿电压的情况下对GIS设备以及试验设备的影响,同时提出了解决措施,对于解决GIS设备扩建或检修间隔后的不停电交流耐压试验具有较强的参考意义和重要的推广应用价值。     

特高压1 100 kV GIS用母线的研制

目前发展特高压输电已经列入我国中长期发展规划,开发具有自主知识产权的特高压气体绝缘金属封闭开关(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)设备是保证特高压输电顺利实施的关键。母线是GIS设备的主要导电回路,设计具有高参数、高性能的母线结构是保证特高压1 100 kV GIS设备可靠运行的基础。介绍特高压1 100 kV GIS母线的技术参数和结构特点,对其绝缘性能、壳体机械性能及内部故障电弧进行详细分析及计算,型式试验的顺利通过和特高压浙北工程的顺利投运充分验证了该母线性能和结构的安全可靠性。     

大温差极低温环境下瓷悬式绝缘子机电性能试验分析

通过开展常规温差(-35~40℃)、大温差极低温(-55~40℃)环境运行后瓷悬式绝缘子残余机电强度试验,以及模拟常规温差、大温差极低温冻融循环条件下水泥胶合剂体积变化率试验,研究了大温差极低温冻融循环对瓷绝缘子运行性能的影响。试验结果表明,大温差极低温环境较常规温差环境下运行更易造成瓷绝缘子瓷件缺陷;水泥胶合剂经极低温作用后孔隙率增大、体积膨胀率变大,是瓷绝缘子在大温差极低温环境下机电强度加速下降的重要原因。这种劣化是一种"微缺陷"不断发展的过程,在较长时间内无法通过测试其绝缘电阻发现。     

串并联谐振在750 kV GIS特长母线交流耐压试验中的应用

以750 kV GIS特长母线为研究对象,介绍了交流耐压试验的原理。结合现场试验经验,分析了基于串并联谐振原理的检测系统中各设备的具体参数,建立了750 kV GIS特长母线交流耐压的检测系统,并成功应用于750 kV GIS特长母线现场安装完成后的绝缘性能检测。通过实例顺利验证了试验方法的正确性,有效地检验了设备内部绝缘状况,为今后进行GIS特长母线现场交流耐压试验提供了参考。     

气体绝缘组合电器主接线形式存在的问题及优化分析

针对气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)主接线形式的特殊性,以GIS双母线主接线形式为例,提出GIS对变电站运行存在的问题,分析在变电站扩建、故障检修期间进行耐压试验时,GIS主接线问题发生的原因,提出GIS主接线形式的优化建议。     

母线通流温升对GIS内绝缘特性影响的仿真研究

GIS母线通流产生温升发热现象,进而引起SF_6的流动使其分布不均。SF_6击穿特性受其分布不均性的影响极大,极易在分布不均的局部区域出现击穿现象,从而引发绝缘故障。为此文中开展了母线通流温升对GIS内部绝缘特性的影响研究。建立了考虑集肤效应、涡流损耗、电导率温升效应的1 100 kV GIS气室电磁场—温度场—流场耦合模型,求解了SF_6在GIS母线通流温升条件下的流动情况。结果表明:母线通流温升的确使SF_6分布不均,温升越高区域SF_6分布越稀薄,绝缘水平下降越厉害。为定量得到GIS内部绝缘状态,在分析SF_6击穿特性基础上,根据绝缘裕度的概念建立了绝缘裕度计算模型,得到了GIS内部绝缘特性。计算结果表明:母线通流温升使GIS内部绝缘水平大幅下降,从14.51 kV/mm降到9.92 k V/mm,有被击穿的危险。这表明母线通流温升对GIS内部绝缘水平的影响不能忽略,这一点在今后的GIS内绝缘设计中应予以高度重视。     

基于SF6成分分析的气体绝缘金属封闭开关设备潜伏性缺陷判断的研究及应用

长期运行下气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的潜伏性缺陷会引致放电,最终可能引起绝缘崩溃。为了探索一种基于SF6成分分析的有效判断GIS放电状态的方法,在110 kV母线段内进行放电试验,检测分析不同放电类型下分解气体的体积分数变化规律,提出使用CS2,SO2F2和SO2作为GIS潜伏性缺陷的特征气体,它们的增长速率可用于判断GIS绝缘的状况。在此基础上,给出了GIS潜伏性缺陷的判断流程,其有效性得到了实际验证。     

220kV气体绝缘组合开关设备母线事故处理

传统的母线事故处理方法不完全适用于气体绝缘组合开关设备（GIS）母线事故处理。分析了220 kV常规母线故障的事故处理方法,并针对GIS的运行特点,从电网调度角度研究了GIS母线事故处理的方法。以两个典型案例验证了该事故处理方法的有效性,可供调度和变电运行人员参考。     

750 kV GIS设备长母线结构滑动支撑失效原因分析

GIS设备长母线结构在大温差条件下,母线筒体热胀冷缩现象十分明显。为保证GIS运行安全,母线筒应在支架上自由滑动。通过一起750 kV GIS母线筒体焊缝开裂故障的分析,对滑动支撑的不同装配方式进行试验验证,分析滑动支撑失效的原因,并提出保障GIS设备长母线结构安全稳定运行的建议。     

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母线用SF_6-N_2混合气体混合比例的研究

为减少温室效应气体SF6的使用量,从SF_6-N_2混合气体绝缘特性理论分析和试验研究两方面分析GIS设备用SF_6-N_2混合气体作为绝缘介质的可行性,结合SF_6-N_2混合气体绝缘性能和GIS母线罐体及元件承受压力能力,提出了GIS母线试应用SF_6-N_2混合气体绝缘时最佳体积混合比例。     

GIS隔离开关触头烧损故障分析

气体绝缘家属封闭开关设备(简称GIS)是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、母线等元件组合封闭在接地的金属壳体内,充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质所组成的成套开关设备。GIS设备占地面积少,受环境的影响小,不会产生噪音和无线电干扰,运行安全可靠且维护工作量少,因而自问世以来得到了很快的发展。但由于GIS设备运行时间不是很长,运行人员和检修人员现场运行经验还不多,通过对GIS内部故障进行分析探讨,对GIS的运行维护有借鉴作用。     

330 kV SF_6/N_2混合气体介质绝缘母线的紧凑化设计

为实现气体绝缘变电站(gas insulated substation, GIS)母线小型化、紧凑化和环保化,开展了混合气体介质条件下330kV GIS母线紧凑化设计研究。首先根据小型化原则确定母线结构为三相共箱式,利用已有的SF_6/N_2混合气体研究结合工程应用试点经验,确定了SF_6/N_2混合气体的混合比,并提出了SF_6/N_2混合气体的绝缘击穿判据。在此基础上建立了考虑通流损耗、气体流动及重力等多物理场耦合的绝缘裕度计算模型。为了精确的求解,考虑了混合气体的协同效应对材料物性参数的影响,采用Aspen软件计算了混合气体物性参数并拟合出其随温度变化的规律。为得到最优紧凑化母线结构,定义了紧凑化系数,采用参数化设计的方法得到绝缘裕度随紧凑化系数的变化规律。研究结果表明,提出的紧凑化原则能有效指导共箱式母线尺寸设计,设计得到的SF_6/N_2混合气体介质条件下330kV三相共箱GIS母线在正常运行状态下的绝缘水平满足要求。最紧凑化尺寸下可将母线体积减小37%,SF_6气体用量减少80%。     

采用柔性支架处理GIS热胀冷缩的研究

随着气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的广泛应用,经常会遇到母线较长的情况。尤其是户外安装的大电站,温差变化大,母线的热胀冷缩补偿尤其重要。文中以河南许昌长葛南变电站110 k V工程为例,对GIS母线进行热胀冷缩分析与计算,提出了一种采用柔性支架进行补偿的方法,采用有限元仿真方法对柔性支架的最大偏移量和强度进行计算。计算结果表明:采用柔性支架完全可以满足长直母线的热胀冷缩补偿要求,有效地保证了产品安全可靠运行。     

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压研究的新进展

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中的隔离开关操作空载短母线会产生陡波前、高幅值的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）、瞬态壳体电位和电磁干扰,对GIS及其连接的具有绕组的设备、与壳体连接的二次设备绝缘产生危害,干扰二次设备工作,严重影响设备的安全运行。对2009年前国内外在VFTO测量方法、特性试验、数字仿真和对绝缘影响以及外部VFTO方面的研究状况进行了综述。概要总结了国家电网公司在特高压GIS中VFTO实测及仿真研究方面取得的新进展,提出了特高压GIS中VFTO需要深化研究的内容,即重点关注VFTO的传播特性与仿真建模,VFTO下的绝缘特性和机制研究,以期全面掌握特高压GIS中VFTO特性,对特高压输变电设备的研制、工程设计和运行提供依据和有益的参考。     

环氧树脂浇注类绝缘管型母线易发缺陷分析及检测手段

绝缘管型母线由于具有机械强度高、载流量大及绝缘性能好等突出优势,目前广泛应用于电力、石化等行业。由于缺乏相关管的控制度和标准,导致产品运行稳定性不高,故障频发。绝大多数故障是由于生产和现场安装工艺不到位造成的,且通过常规试验项目无法有效检测出故障,因此本文以绝缘管型母线的生产、现场安装及现场试验检测为切入点,通过对生产和现场安装各环节进行深入分析,找出其中可能出现的隐患,针对这些隐患制定相应的现场考核试验办法,并通过试验结果来支撑本文提出的试验方法,提高绝缘管型母线运行可靠性。     

长母线型GIS交流耐压试验及局部放电检测研究

投运前进行交流耐压试验及局部放电检测可以有效发现气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Metal Switchgear,GIS)的绝缘缺陷。长母线型GIS由于对地电容较大,使用变频谐振试验方法时,需合理规划被试容量及试验回路。以某换流站内800 kVGIS交接试验为例,研究了长母线型GIS交流耐压及局部放电试验方案。试验结果验证了试验方法的有效性,同时表明耐压过程中使用击穿定位系统能够有效提高试验效率。