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。     

GIS盆式绝缘子模态特征仿真研究

盆式绝缘子作为GIS的重要组成部件,对其安全稳定运行起着非常重要的作用,主要表现在机械固定作用和电气绝缘作用,气密性的绝缘子还起到分隔气室的作用。为了研究不同电压等级下盆式绝缘子的固有模态特征,文中建立了110、220、330、550、750 kV 5种电压等级的盆式绝缘子有限元模型,仿真得到此5种电压等级盆式绝缘子的第7-16阶振型以及固有频率。仿真结果表明,盆式绝缘子模态普遍存在重根模态现象;不同电压等级下的盆式绝缘子固有模态特征存在一定共性,在重根模态表现出的共性更多,而非重根模态则表现出较多差异;盆式绝缘子的电压等级越高,其相同阶数的固有频率数值越低。文中的研究为振动法检测盆式绝缘子表面状态以及内部气隙缺陷等提供了指导意义。     

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。     

振动法评估盆式绝缘子机械状态的分析

为了探讨振动法评估GIS盆式绝缘子机械状态的研究方法,以GIS盆式绝缘子为研究对象,利用ANSYS软件的有限元分析功能,建立了GIS盆式绝缘子的有限元模型,记录了GIS盆式绝缘子有限元模型在受到不同程度的损坏时的固有频率,并且对数据进行了分析,最后的研究结果表明,当盆式绝缘子中出现贯穿性的裂纹时,其固有频率具有明显的下降,为振动法估测盆式绝缘子机械状态提供了指导意义。     

GIS中VFTO对隔离开关气室中盆式绝缘子的影响研究

结合GIS隔离开关气室的实际结构,给出隔离开关燃弧状态的等效电路模型和参数,利用电场能量法计算了气室两端盆式绝缘子的对地等效电容值.在此基础上,对气室两端盆式绝缘子处的VFTO进行了数值仿真,提取频率和对应的电压信息,分析了在VFTO作用下盆式绝缘子的暂态电场分布,并且对盆式绝缘子发生热击穿的情况进行了研究.     

363 kV真空断路器支柱绝缘子模态及地震响应谱分析

当地震波的振动频率接近电力设备支柱绝缘子的固有振动频率时,可引发共振现象而导致设备损坏。针对363 kV真空断路器支柱绝缘子建立了有限元模型,对支柱绝缘子进行地震响应谱分析,可为支柱绝缘子结构的设计提供参考。首先对支柱绝缘子进行结构静力学分析,计算支柱绝缘子自身应力分布;其次进行有预应力模态仿真分析,计算出支柱绝缘子1-10阶振型对应的模态频率;最后在计算出各阶模态频率的基础之上,对断路器支柱绝缘子进行了地震响应谱分析,在x+y方向施加EI Centro波加速度频谱,计算出支柱绝缘子的最大应力分布和沿各坐标轴方向的最大形变位移。     

基于临界折射纵波法的盆式绝缘子法兰螺栓松动检测

盆式绝缘子是GIS的关键绝缘器件,与两侧气室法兰通过螺栓进行紧固连接,当螺栓松动时会导致盆式绝缘子应力分布不均,从而影响GIS运行的安全性和稳定性。文中提出了一种基于超声临界折射纵波(L_CR)的盆式绝缘子法兰螺栓松动检测方法,根据L_CR波在盆式绝缘子法兰表面的传播声时差来反映螺栓松动情况。结果表明,当相邻螺栓松动时,L_CR波在松动螺栓之间的法兰表面声时差变化最大,且变化量大于24 ns;当不相邻螺栓松动时,L_CR波在松动螺栓正对的法兰表面声时差变化最大,且声时差变化量大于10 ns,并且螺栓松动程度越大,超声传播声时差变化量越大。该检测方法可实现对盆式绝缘子法兰螺栓松动的检测,判断螺栓松动数量及位置,具有一定的工程实用价值。     

应用理化分析和机械性能分析方法探索HGIS故障原因

笔者针对一起500 kV HGIS故障,通过能谱、热重等检测手段,分析了故障气室相关盆式绝缘子的物理化学特性;通过水压强度试验,检测了故障气室相关盆式绝缘子的机械强度变化情况,从而查明HGIS设备故障的根本原因主要来自两个方面:①盆式绝缘子制造过程中,制造厂没有严格执行绝缘件材料(环氧树脂、固化剂、三氧化二铝)的理论配方,或绝缘件材料中存在微量杂质,影响了盆式绝缘子的整体质量;②盆式绝缘子抗机械老化能力不足,在持续机械应力作用下,产生细微裂纹等缺陷,在高强电场的进一步作用下,不断劣化最终形成故障。最后,笔者对新出厂HGIS设备提出了质量管控措施,对在运同厂家、同批次HGIS设备提出了故障预防措施。     

220 kV变电站组合电器盆式绝缘子开裂分析

以某变电站气室盆式绝缘子放电开裂为例,对绝缘子进行了宏观检查、尺寸测量、计算机射线局部检测,用显微镜对开裂脱落物形貌进行观察分析。发现绝缘子开裂源位于块状脱落物中心,并在安装过程中形成宏观裂纹,靠近盆子边缘的裂纹尖角处先行放电。结果表明,盆式绝缘子在制造过程中绝缘材料加料搅拌不均形成凝块是开裂的主要原因。     

雷电冲击下金属污染物对GIS中盆式绝缘子闪络特性的影响

金属污染物是引起GIS内盆式绝缘子沿面闪络的重要因素。为了获得金属污染物对盆式绝缘子沿面绝缘特性的影响规律,对雷电冲击作用下金属污染的盆式绝缘子闪络特性进行了较为系统的实验研究。文中基于GIS内金属异物形貌特征的统计分析,通过人工模拟金属异物的方法,分别研究了正、负极性雷电冲击作用下,异物尺度、附着位置以及气室压强对盆式绝缘子闪络特性的影响。实验结果表明,正极性雷电冲击作用下,金属污染的盆式绝缘子闪络电压低于负极性,且金属异物越接近高压电极侧,盆式绝缘子闪络电压越低。盆式绝缘子闪络电压随附着金属异物长度的增加明显降低,当长度超过一定值时,闪络电压下降趋势变缓。存在金属异物污染时,正极性雷电冲击和负极性雷电冲击下U-P曲线均呈现出"驼峰"特征,而负极性雷电冲击下U-P曲线的"驼峰"特征更为显著。整个研究可以为提出现场GIS盆式绝缘子缺陷检测方法提供参考。     

盆式绝缘子SF_6气体泄漏分析及治理

针对目前封闭式气体绝缘组合电器运行过程中出现的盆式绝缘子SF6气体泄漏现象,分析了其漏气原因,深入解体研究了典型的漏气案例,结果表明,多数的封闭式气体绝缘组合电器设备SF6气体泄漏现象发生在冬季,由于盆式绝缘子缝隙注胶不到位引起进水,在气温低于0℃时发生结冰;由于区域昼夜温差较大,盆内积水反复结冰、融化,使得盆式绝缘子反复受力造成裂纹,从而引起漏气。提出对漏气故障的盆式绝缘子采用密封卡具临时处理以及进行带电填注密封胶等措施,明显降低了设备的漏气率,实际应用取得了良好效果。     

岩石-混凝土界面I-II型断裂及声发射特征

通过对岩石-混凝土复合试件进行三点弯曲和四点剪切断裂试验,研究了界面I-II复合型断裂力学行为及声发射(AE)特征.结果表明:(1)岩石-混凝土界面裂纹主要有三种破坏模式.模态比越高,界面粗糙度越大,界面裂缝出现非界面扩展复杂模式的可能性越大.(2)利用声发射特征参量的突变能够有效判断起裂和失稳临界状态,利用平均频率(...     

高海拔、污秽、覆冰环境下超高压线路绝缘子交直流放电特性闪络电压校正研究

根据在人工气候室内对交流160kN级染污瓷质、玻璃及35KV合成绝缘子以及一种形式的直流绝缘子大量的试验研究结果，得出了绝缘子在高海拔，污秽及覆冰条件下不同绝缘子的闪络特性，并分别分析了无覆冰时不同气压，污秽对绝缘子交，直流闪络电压的影响和高海拔污秽地区绝缘子覆冰量的变化对交直流闪络电压的影响；提出了不同海拔高度、污秽程度及覆冰量条件下试验中的各种绝缘子的交、直流闪络电压的初步校正公式及相应的特征指数，本文试验研究结果认为；绝缘子闪络电压随海拔升高，污秽加重和覆冰增加而呈幂函数或指数函数降低，而表征其下降速度的特征指数则与绝缘子型式，电压类别、污秽程度及覆冰量有一定关系。     

覆冰绝缘子串的交流闪络特性和放电过程

为了解长串绝缘子在高海拔下的冰闪特性,在气候室内对XP-70、XWP2-160绝缘子串和FXBW4-110/100合成绝缘子进行了人工覆冰电气试验研究。结果表明:气压对覆冰绝缘子串冰闪电压的影响与污秽绝缘子的相似,3种绝缘子的气压影响指数分别为0.64、0.55和0.69;在不同气压下冰闪电压与绝缘子串长均呈线性关系;绝缘子串覆冰以后的电压分布发生变化且受冰的状态的影响,这个变化是覆冰绝缘子串电气特性下降的主要原因;覆冰绝缘子串的局部电弧发展成完全闪络所需的时间比污秽绝缘子长,且受冰层的融化和冰凌状态的影响;覆冰绝缘子的临界闪络电流大于污秽绝缘子,且与绝缘子串长和类型有关,其原因有待进一步研究。     

一种新型绝缘子防冰涂料的性能研究*

研发了一种基于电热效应和冰水开关原理的绝缘子防冰涂料,设计了涂料的应用方式及在绝缘子表面的喷涂方案。试验表明该种涂料具有良好防覆冰性能,可有效阻止冰层在绝缘子表面的形成。涂料绝缘子的雨闪、污闪耐受试验表明该涂料在非覆冰期基本无损耗,其污闪电压也高于无涂料绝缘子,具有良好的综合效能。     

某110 kV GIS盆式绝缘子局部放电检测与解体分析

对一起110 kV GIS盆式绝缘子局部放电的异常信号,综合利用特高频、超声波、气体成分分析以及GIS重症监护系统等多手段进行了检测和分析,并通过时差定位精确锁定了放电源位于隔离开关气室。结合特高频图谱特征以及放电源的定位位置,判断该气室盆式绝缘子附近存在绝缘类放电。经开罐检查,该气室内盆式绝缘子与隔离开关导电杆之间的胶合处存在烧蚀痕迹,胶合处的装配工艺不良使得该部位出现毛刺以及气隙,形成不均匀强电场导致局部放电。该起盆式绝缘子放电是一起较为典型的绝缘类放电案例,可以为今后类似异常情况的分析处理提供了借鉴与参考。     

A Study on the Site Vibration for the Breakage Analysis of Glass Insulators on the High-Speed Railway

This paper has investigated the possibility of glass insulator breakage by resonance and accelerated degradation based on an analysis of natural frequency characteristics of glass insulators on the KTX overhead line and behavioral characteristics of the overhead line on site. The natural frequencies were formed within the range of 10 kHz, and the largest amplitude was observed at 5.15 kHz. The largest frequency that was imposed on strut tube glass insulators was 80 Hz with 1.13 g of vertical vibration in the viaduct section, the largest vertical vibration (0.38 g) was detected at 103 Hz in the open route section. When site frequency and natural frequency of strut tube glass insulators were compared in terms of characteristics, the resonance was not the same. In both the viaduct and open route sections, it seems that the impact by vertical vibration in strut tube glass insulators is large. Through this study, therefore, it has been confirmed that the failure of the glass insulator has nothing to do with resonance. In addition, no damage was detected in the accelerated degradation test.     

复合绝缘子污闪与冰闪特性及临界闪络电流研究

绝缘子的电气特性是进行输电线路外绝缘设计的关键参数之一,其临界闪络电流对绝缘子的状态评估和闪络预警有着重要的作用。以FXBW-110/100型复合绝缘子为试品,在人工气候室对该绝缘子进行了人工污秽试验和人工覆冰试验。试验结果表明：复合绝缘子污闪和冰闪电压随着绝缘子表面盐密的增加而降低,冰闪和污闪电压与盐密均满足负幂指数关系,覆冰条件下的污秽特征指数与污秽无覆冰状态下的特征指数相差不大,可将覆冰视为一种特殊形式的污秽;在相同污秽条件下覆冰复合绝缘子的闪络电压比未覆冰的闪络电压低,随着覆冰厚度的增加,绝缘子闪络电压进一步降低;复合绝缘子污闪和冰闪的临界闪络电流与盐密满足幂指数关系,污闪和冰闪的临界闪络电流均随着绝缘子表面的盐密的增加而增加,在相同污秽条件下覆冰绝缘子的临界闪络电流比未覆冰的临界闪络电流更大。     

行波型杆式超声电机模态频率调节

加工好的兰杰文振子型杆式超声电机其两相弯振模态频率往往会不一致,这将会影响电机的效率、输出性能以及运行的稳定性。针对该问题,提出一种在电机定子装配好的状态下对其模态频率进行调节的方法。通过定子的动力学方程和K.A.Stetson结构摄动理论,求解出修改后定子的模态频率,找到了调节两相模态频率的方法。对定子进行有限元分析,找到了定子修改的合适位置,并分析了在这些位置上进行定子修改对两相模态频率的影响。制作了定子样机,对修改前后的定子模态频率进行了测试,两相弯振模态频率之差由原来的170Hz调整到70Hz,达到了工程上的要求。从试验上验证了该文的理论和有限元分析结果。