气体火花开关电极的烧蚀研究

为分析气体火花开关的电极烧蚀问题 ,首先用尼康ECLIPSEME6 0 0P型显微镜实验研究了开关放电后电极表面的微观形貌和侵蚀特征 ,结果表明电极烧蚀的典型图象大致有 3种 :弧坑、突起、裂纹 ;电极烧蚀机理的定性分析表明电极表面烧蚀的图象可用热爆炸力、磁流体动力、热应力等学说解释     

大电流条件下气体火花开关电极烧蚀的研究进展

气体火花开关在各类脉冲功率装置中应用广泛,但放电产生的热等离子体将对电极材料产生烧蚀,烧蚀产物(金属蒸汽、液滴等)也会对开关绝缘造成污染,影响开关工作特性、缩短开关寿命,因而受到特别关注。在过去几十年间,国内外学者针对电极烧蚀机理及其影响因素开展了广泛研究,得到了常见电极材料在不同放电条件下的烧蚀特征;近年来,随着材料科学与诊断技术的进步,电极烧蚀研究集中在新型电极材料与烧蚀表征两方面。为此回顾了不同实验条件下电极烧蚀现象的相关研究,描述了电极烧蚀的基本特征,归纳了影响烧蚀的主要因素,介绍了电极与绝缘子表面烧蚀形貌的测试方法,介绍了电极烧蚀产物表征与分析的实验方法,论述了电极烧蚀对开关工作特性的影响规律。最后,分析并提出了电极烧蚀的一般评估方法,指出了电极烧蚀研究的热点问题和发展方向,对今后继续深入开展该领域的研究工作具有一定借鉴意义。     

大电流放电条件下气体火花开关电性能研究

针对钼、钨铜合金和钨3种主电极材料的气体火花开关,进行大电流放电实验,研究气体火花开关电性能随放电次数的变化规律。结果表明,随放电次数增多,气体火花开关的击穿电压呈现逐渐下降趋势,下限工作电压逐渐升高;实验后开关电极表面形成了大量裂纹、烧蚀坑和突起等烧蚀特征。对比3种开关可知,在多次放电过程中钨开关的电性能较稳定,开关工作寿命最长;钼开关电性能参数波动较大,且开关在实验后期失效,开关寿命最短;钨铜合金开关的下限工作电压值偏高,且波动较大,击穿电压较稳定,开关寿命较长。因此可优先选用具有优异抗烧蚀性能的钨作为长寿命气体火花开关电极材料。     

500kV高压开关设备隔离开关绝缘拉杆故障分析

通过对一起500kV高压开关设备跳闸故障开展解体分析,确认故障原因是由于其隔离开关绝缘拉杆的内部缺陷在运行过程中不断劣化,导致绝缘拉杆发生沿面闪络.随后在重合闸过程中,绝缘拉杆击穿产物同动触头屏蔽罩掉落在水平盆式绝缘子表面,导致绝缘子发生沿面闪络后在强送的过程中被击穿.针对上述情况提出生产工艺改进建议,提升设备可靠性.     

冲击振动下GIS内金属颗粒运动及其诱发沿面闪络特性EI北大核心CSCD

金属颗粒被认为是造成绝缘沿面故障的重要原因之一。运行中,断路器等开关操作产生的冲击振动会使气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)内静止的金属颗粒起跳,引起绝缘性能下降。为此,该文建立电场叠加冲击振动实验平台,研究冲击振动作用下金属颗粒运动诱发绝缘沿面闪络过程,分析该过程中的局放特征,探讨金属颗粒形状和尺寸对运动和闪络特性的影响。实验结果表明,冲击振动作用下GIS内静止于壳体的金属颗粒会发生起跳。跳动过程中,金属颗粒可能吸附至绝缘子表面,也可能直接引发绝缘子沿面闪络。5和6mm长线形金属颗粒较容易引发绝缘子沿面闪络,而4mm长颗粒则未能引发闪络。冲击振动作用后,5和6mm长线形颗粒引发闪络前平均跳动时间分别为445和145s。而相比于线形金属颗粒,片状颗粒更容易吸附至绝缘子表面,而不易引起突发性闪络。研究结果有助于认识实际运行中开关操作对GIS内金属颗粒运动及其引发闪络特性的影响,可有效地解释现场发生的与开关操作强相关的绝缘故障。     

直流气体绝缘输电线路关键问题及装备研发现状综述北大核心CSCD

直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)可解决特殊地理环境下输电走廊空间限制问题,为构建“双碳”目标下中国未来能源结构提供装备基础。文中回顾了中国在直流GIL方面的研究进展,包括表面电荷及金属微粒动力学与抑制理论、导体表面形貌诱发的微电离理论等关键科学问题,以及绝缘件设计、微粒捕捉器设计等技术创新。此外,简要介绍了近年来中国在直流GIL的装备研发及设备评价标方面的进展。文中内容为未来直流GIL的研发及应用提供了参考。     

场畸变气体开关寿命特性研究

气体开关为脉冲功率系统中的关键元器件之一,其寿命特性是业界关心的主要性能之一。文中进行了场畸变气体开关的寿命实验,通过分析实验条件下开关约10 000次放电后的绝缘内壁附着物成分,得出了在开关导通电流相对不大的情况下(10 kA)开关失效的主要原因为绝缘劣化,而造成绝缘劣化的主要原因为电弧烧蚀电极导致物质扩散溅射污染绝缘的结论。利用模拟电荷法对开关内电极间隙的电场进行了计算,并使用微粒群(PSO)算法对电极形状进行了优化分析,可以作为使电极尽量均匀烧蚀,提高开关寿命的优化设计算法。     

气体断路器和气体绝缘开关的维护与诊断

气体断路器GCB和气体绝缘开关GIS是电网中常用的主要设备，定期维护与检修对保持设备的正常运行具有重要作用。文章以日本为例，介绍了GCB和GIS的主要检查项目和内容，对从事GCB和GIS运行维护工作具有较好的参考价值。     

特约主编寄语 双碳驱动下气-固复合绝缘沿面放电特性与耐电性能提升新技术北大核心CSCD

气固绝缘系统广泛用于高电压装备,如气体绝缘开关设备、气体绝缘输电线路、开关柜以及特种电气设备等,扮演电气隔离、结构支撑和安全保护的角色。然而,理论和实践均表明气固界面(沿面)易发生放电和闪络,导致绝缘系统故障,严重威胁高压电器的安全稳定运行。目前基本了解了影响沿面闪络的多种因素,但对气固界面放电特性和机理的认识仍有不足,绝缘性能提升方法有待深入研究。     

直流气体绝缘开关装置绝缘设计的探讨

根据目前国际上关于直流气体绝缘开关装置的研究动态,对直流气体绝缘开关装置绝缘结构的设计进行探讨.认为对自由金属微粒和表面电荷积聚的抑制是直流气体绝缘开关装置绝缘设计的重点.对日本±500 kV直流气体绝缘开关装置在抑制金属微粒方面的研究结果进行介绍.同时对绝缘子表面电荷积聚问题及其抑制方法进行讨论.     

真空中典型沿面绝缘结构的电场分析

在高电压作用下,由复合绝缘介质构成的沿面绝缘结构的耐电强度远低于其绝缘材料自身的击穿场强,这一现象与其电场的分布特点密切相关。笔者针对真空中平行平板、平面和棒-板电极系统等多种典型沿面绝缘结构的电场分布进行了仿真计算,探讨了电极-介质结合处的间隙、圆台形绝缘子的圆锥角角度、平面电极的高度以及绝缘子介电常数等因素对电场分布的影响。仿真结果表明,接触间隙的存在导致局部电场的加强和电场方向的变化,间隙宽度越大、高度越小,间隙处电场畸变越大;圆锥角越大,绝缘子的介电常数越大,场强畸变也越大。该分析结果有利于真空中沿面绝缘结构的设计。     

水分在环氧浸纸材料中的迁移特性及其对沿面绝缘特性的影响EI北大核心CSCD

目前,国内高压直流工程中的穿墙套管和换流变压器套管多采用环氧浸纸干式套管,环氧浸纸材料具有一定的吸水性,故亟需研究环氧浸纸材料受潮过程中的水分迁移规律以及受潮前后的直流沿面绝缘性能。该文通过交直流沿面闪络测试,获取表面涂漆与未涂漆的环氧浸纸试样受潮前后的沿面绝缘强度,通过微水含量测量分析环氧浸纸的水分迁移特性。结果表明:受潮前后涂漆试样交直流沿面闪络场强较无漆试样均至少提高2.9%;相对于无漆试样,涂漆后环氧浸纸材料吸水速率降低22.1%;由于聚酰胺的吸水性导致表面层湿度同样较高,较长时间受潮后涂漆试样沿面绝缘性能依旧明显下降。结果可为环氧浸纸芯体防潮及提升其沿面绝缘性能提供理论支撑。     

一起500kV气体绝缘开关闪络事故的处理分析

介绍了一起500kV气体绝缘开关(GIS)设备的绝缘事故,分析了其应急处置及抢修方案,并通过对放电痕迹和物质的分析推测了事故原因,该事故是因设备装备过程中壳体法兰面和绝缘盆环氧树脂面的间隙混入金属异物,由于设备振动导致异物位置偏移引起电场变化,致使闪络事故的发生。指出应严格现场施工质量管控,保证设备安装质量,确保电网安全稳定运行。     

安全可靠的气体绝缘开关设计

发配电系统的可靠性和安全性由以下３个因素决定：①相关系统的质量;②系统对内部和外部故障的敏感度;③系统的检修频度和时间。本文讨论了发配电系统中高压气体绝缘开关（ＨＶＧＩＳ）的安全性和可靠性的要求,以及相应的设计原则,并用以检验ＥＬＩＮＨｏｌｅｃ高压Ｌ－ＳＥＰ气体绝缘开关的设计方法。     

气体火花开关高温气体冷却的三维模拟

高温气体的冷却是影响气体火花开关重复运行的主要因素。为解决高温气体冷却研究采用一维或二维模型且不考虑气体导热系数、定压比热、粘性系数随温度变化的影响引起的计算不精确,三维数值模拟及理论分析了气体开关导通后开关通道内的高温气体冷却。结果表明,气体导热系数越大、定压比热越小、粘性系数越小、气体冷却速度越快;用得出的上述参数随温度变化的拟合公式对氮气、氢气气体开关中高温气体冷却三维模拟证明了氢气的冷却速度明显好于氮气。     

一种新型SF6气体绝缘负荷开关的结构设计

介绍了一种以全焊接密封不锈钢壳体的SF6气体绝缘三工位负荷开关设计原理和结构特点.