交/直流电压下气体绝缘变电站盆式绝缘子表面电荷对闪络电压的影响

在气体绝缘变电站(GIS)中,盆式绝缘子表面电荷的存在会使局部电场发生畸变,严重时还会降低沿面闪络电压。为此,研制了一种用于实际252 k V GIS盆式绝缘子表面电荷的3维测量装置,可以对盆式绝缘子表面电荷进行全径向、全角度测量。参考实际盆式绝缘子的绝缘设计裕度及其沿面闪络特性,设计了闪络试验模型,分别针对直流、交流电压作用下绝缘子表面电荷对沿面闪络电压的影响开展了研究。结果表明:在交流电压和直流电压作用下,随着表面电荷积累量的增加,绝缘子沿面闪络电压有所减小;相比于交流电压50 k V作用1 h工况下,在53 k V交流电压作用3 h工况下,盆式绝缘子的沿面闪络电压降低了10.2%,而直流电压下,绝缘子的沿面闪络电压最大可降低23.0%,这说明了绝缘子表面电荷的存在对其沿面闪络电压具有明显的影响,在绝缘设计时需予以重视。研究结果可为GIS及气体绝缘输电线路(GIL)绝缘子的绝缘设计提供参考。     

GIS盆式绝缘子表面缺陷及其诊断方法研究综述

盆式绝缘子作为气体绝缘组合电器（GIS）最薄弱的绝缘环节,其表面缺陷是提高GIS设备绝缘强度研究中的关键问题。本文首先介绍了气泡缺陷、异物缺陷、表面脏污以及裂纹缺陷等盆式绝缘子常见表面缺陷的产生和发展机理;其次分析总结了盆式绝缘子表面缺陷诱发闪络的发生机制,明确了盆式绝缘子表面电场分布及表面电荷积聚是影响绝缘子沿面闪络...     

盆式绝缘子存在自由金属颗粒时的电场分析及其对沿面闪络的影响

为研究气体绝缘全封闭式组合电器(GIS)中盆式绝缘子表面存在自由金属颗粒时的沿面电场分布及其对沿面闪络的影响,建立了800k V盆式绝缘子三维结构模型,采用有限元法对盆式绝缘子存在大小、位置及形状不同的自由金属颗粒时分别在工频电压、雷电冲击电压及快速暂态过电压(VFTO)作用下的电场进行了分析。给出了不同情况下盆式绝缘子的沿面电场分布、沿面法向和切向电场强度分布曲线及电场强度最大值。通过与不存在缺陷时的闪络场强作对比分析,为GIS的绝缘设计提供参考。     

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.     

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。     

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.     

金属微粒对GIS中绝缘子冲击闪络特性的影响

高电压等级电力系统中,特快速瞬态过电压(VFTO)引起的GIS绝缘事故日益严重。为探究冲击电压下绝缘子沿面闪络特性和机理,研制了陡前沿冲击试验装置。研究了微粒附着位置及微粒尺寸对绝缘子冲击闪络特性的影响规律。结果表明:正常绝缘子在VFTO下闪络电压较雷电冲击闪络电压高;工程运行气压下,500 k V正常绝缘子VFTO闪络电压较雷电冲击高13%,附着微粒绝缘子的VFTO闪络电压会比雷电冲击闪络电压低近10%。附着微粒位于近高压导体侧时绝缘子闪络电压最低;微粒位于盆式绝缘子沿面一定位置时,随其长度增加,绝缘子闪络电压降低,当微粒大于一定临界长度时,负极性VFTO闪络电压低于负极性雷电冲击闪络电压。VFTO下,附着微粒绝缘子的沿面闪络可用先导和"逆放电"机理来解释。空间电荷积聚和能量注入是形成先导放电的必要条件,高频位移电流和"逆放电"促进了绝缘子沿面闪络过程。     

特高压GIS盆式绝缘子沿面闪络特性研究综述

盆式绝缘子是GIS最薄弱的绝缘环节。文中统计了GIS故障缺陷类型,对GIS故障发生率进行了计算。针对盆式绝缘子沿面闪络特性影响因素进行了系统分析,包括金属颗粒、绝缘子表面缺陷、表面电荷等。探讨了金属颗粒荷电和受力情况、运动特性及其抑制措施。对盆式绝缘子表面缺陷类型、演化过程及其检测方法进行了探索。直流电压下,GIS盆式绝缘子表面极易积聚大量电荷,文中对相关作用机理、测量方法和动态过程进行了总结。详细阐述了轮廓优化,介电涂层和功能梯度材料等提高沿面闪络电压方法的特点和应用范围,对各种方法的优缺点进行了讨论和比较。结合中国在建的特高压输电工程,对GIS/GIL盆式绝缘子设计提出了一些参考性建议。     

GIS中盆式绝缘子沿面放电的新特征气体CS_2

盆式绝缘子沿面放电是气体绝缘组合电器(GIS)的主要绝缘故障形式。为监测盆式绝缘子的绝缘状况,研究GIS内环氧树脂固体绝缘介质发生沿面放电情况下SF6特征分解产物的变化规律,在小型模拟平台上试验发现,CS2是盆式绝缘子沿面放电时SF6气体生成的产物,并在110 k V GIS母线段实体绝缘子沿面放电试验中得到验证。用B3P86量子化学理论计算方法,得出了SF6在盆式绝缘子沿面放电条件下CS2的产生途径和能量条件。试验与理论计算结果表明,盆式绝缘子等固体绝缘介质发生沿面放电时GIS的内部发生复杂的化学反应,会有多种途径生成CS2,且由盆式绝缘子等环氧树脂介质表面炭化后提供碳源。CS2是一种可用于GIS中盆式绝缘子沿面放电故障诊断的特征气体。将CS2作为特征气体应用于生产实际检测,成功发现多起运行中的GIS涉及盆式绝缘子沿面放电导致绝缘损坏的潜伏性缺陷。     

C_4F_7N/CO_2混合气体中252kV盆式绝缘子工频沿面闪络特性研究

研究SF_6替代气体及其在气体绝缘设备中应用的可行性是近年来电气工程领域的热点之一。C_4F_7N是一种全球变暖潜能值低、绝缘性能优异的环保型绝缘气体,它与CO_2组成的混合气体有望完全替代SF_6。该文通过试验研究C_4F_7N含量为5%、9%、13%的C_4F_7N/CO_2混合气体中252kV盆式绝缘子的工频耐压和沿面闪络特性,并与0.5MPa SF6中的实验结果进行对比。结果表明:绝大部分沿面闪络发生在盆式绝缘子的凹面侧而非凸面侧;C_4F_7N/CO_2混合气体的沿面闪络电压随气压的上升而升高;相同气压下,沿面闪络电压随着C_4F_7N含量的增加而升高,并存在饱和趋势。0.6MPa下9%C_4F_7N/91%CO_2与0.5MPa下SF_6中绝缘子的沿面闪络电压近似相等。最后结合实验数据和仿真结果,制定了绝缘件的电场强度设计基准。     

GIS交流耐压试验盆式绝缘子闪络的原因及防范措施

GIS在运输过程、安装环境、安装工艺等不利因素的影响下,在最后交流耐压试验中偶尔会发生绝缘性能故障,分析其安装过程的各方面影响因素和防范措施,可以减少或避免由于GIS安装的影响造成交流耐压试验中出现盆式绝缘子的闪络事故。本文结合厦门110kV某变电站在GIS交流耐压试验中发生的一起盆式绝缘子表面闪络事故的案例,通过对试验过程、故障点查找、现场解体检查、现场处理等步骤的研讨,根据现有的相关专业规范、标准。分析GIS安装调试过程中导致盆式绝缘子发生闪络的原因,总结出在进行GIS安装过程的防范措施,为日后变电站GIS安装过程提供了参考依据。     

表层非线性电导盆式绝缘子表面电荷分布与沿面放电特性

盆式绝缘子表面电荷积聚是影响直流气体绝缘输电管道(direct current gas insulated transmission line,DC-GIL)电场分布与沿面闪络的重要因素,因此探究绝缘子表面电荷积聚机理并提出调控方法,进而改善绝缘子沿面电场分布具有重要意义。该文搭建缩尺直流GIL绝缘子试验平台,研究不同Si C质量分数(23.1%、37.5%、47.4%)的非线性电导涂层对直流电压、金属微粒附着和极性反转工况下盆式绝缘子表面电荷分布与沿面闪络特性的影响规律。结果表明：环氧基Al₂O₃绝缘子的表面电荷极性取决于气固侧电流密度博弈结果,具有显著的场强依赖特性;非线性电导涂层可以自适应调控直流GIL绝缘子的表面电荷与沿面电场分布,显著提高不同工况下的沿面闪络电压。该文的研究结果为高可靠性直流GIL绝缘子的研发提供了一种潜在的解决方案。     

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。     

存在气泡缺陷的盆式绝缘子电场仿真分析

盆式绝缘子内部存在气泡缺陷是引起局部放电和沿面闪络的重要因素,为研究气泡对盆式绝缘子电场分布的影响,采用ANSYS有限元分析软件建立存在气泡缺陷的盆式绝缘子三维仿真模型,分别研究快速暂态过电压和工频电压作用下,气泡大小、位置对盆式绝缘子电场分布及沿面闪络的影响。结果表明:气泡缺陷会引起盆式绝缘子电场畸变,最大电场强度比无气泡缺陷时增大了30%左右,且气泡越靠近金属端,盆式绝缘子电场强度越大。电场畸变主要出现在气泡缺陷附近,畸变程度与气泡尺寸、径向距离及距表面的距离有关。     

气体绝缘金属封闭开关设备接地开关短路事故分析

以一起气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulator switchgear,GIS)接地开关短路事故为例,分析事故发生的原因是隔离开关气室内金属异物在电场力和机械振动的作用下,引起盆式绝缘子沿面放电,导致绝缘破坏;在重合闸过程中,盆式绝缘子再次发生放电,电弧在气流的作用下,引起隔离开关静触头屏蔽罩与筒壁发生短路,...     

绝缘介质表面流注传播特性与闪络特性的关系

绝缘介质表面流注发展过程是沿面闪络中最为重要的物理过程。利用紫外仪拍摄了空气中和不同绝缘介质表面流注传播路径,发现绝缘介质表面流注拥有‘沿面’路径和‘空气’路径两个路径。带伞裙的绝缘子表面流注"沿面分量"不能越过伞裙传播到达上极板,只有"空气分量"可以到达上极板。通过提高平板间所加电压,研究了空气间隙和绝缘子闪络特性,分析了流注稳定传播场强和50%闪络电压的关系。利用照相机拍摄了光滑绝缘子和不同伞裙结构下绝缘子沿面闪络的路径,将流注发展路径和沿面闪络路径进行对比,建立了光滑绝缘子及不同伞裙结构绝缘子表面流注路径和沿面闪络路径之间的关联。     

SF_6中环氧绝缘子结构对其闪络特性的影响

绝缘子闪络是气体绝缘金属封闭开关的主要故障形式之一,提高绝缘子绝缘耐受水平可有效降低系统故障率。研究表明,洁净条件下的绝缘子闪络主要取决于绝缘子的沿面电场分布,而绝缘子及其屏蔽电极的形状均能够有效调节其沿面电场分布。文中设计并浇注了环氧支柱绝缘子样件,通过改变绝缘子形状、内屏蔽和外屏蔽电极的结构来调控其沿面电场分布;利用了负极性标准雷电波发生装置,实验研究了0.2 MPa SF_6环境下绝缘子的闪络特性;采用有限元分析方法,计算分析了绝缘子沿面电场的最大值。根据实验结果与仿真计算结果,分析得到绝缘子形状、内屏蔽电极形状、外屏蔽电极形状对绝缘子闪络特性的影响规律:凸面绝缘子的沿面电场具有最佳可调性;内屏蔽电极能够增大绝缘子的闪络电压也可以降低绝缘子的闪络电压;外屏蔽电极能够有效均匀电场但可能会缩短绝缘子沿面的有效爬电距离。     

一起GIS设备漏气及现场交流耐压试验击穿故障分析

针对某220 kV变电站66 kV气体绝缘金属封闭组合电器(GIS)因盆式绝缘子出现裂痕发生漏气事件,介绍了设备漏气故障点发现过程,解体处理后进行主回路绝缘试验过程中出现击穿现象,通过闪络定位仪准确定位到击穿气室,再次解体发现导电座上有明显的磕碰痕迹,改变了导电座周围的空间电场分布,导致在耐压过程中导电座下侧局部电场发生畸变,耐压过程中最终在绝缘子表面发生了沿面闪络放电。试验验证了闪络定位仪在闪络故障检测及故障点定位应用中的准确性和有效性,可在高压设备交接试验中推广。     

非线性材料在气-固界面电荷调控中的潜在应用可行性分析及验证

盆式绝缘子表面电荷累积可能导致高压直流HVDC(high-voltage direct current)气体绝缘设备绝缘子附近电场畸变。基于非线性材料具有根据外界电场变化而自适应调节其电导的特性,本文探究了碳化硅(SiC)在绝缘子气-固界面电荷调控的应用可行性,验证了掺杂SiC的环氧基材料电荷消散性能,研究了掺杂不同质量分数SiC的绝缘子的直流沿面闪络特性。结果表明,SiC掺杂的环氧基绝缘材料具备电导非线性特征;当SiC质量分数超过20%,盆式绝缘子沿面闪络性能得以提升;而支柱绝缘子的直流性能随掺杂量升高而降低。     

一起1100kV气体绝缘金属封闭开关设备母线放电故障分析

本文针对一起特高压变电站1100kV气体绝缘金属封闭开关设备母线跳闸故障进行了分析.阐述了故障发展过程,结合现场诊断、解体检查及返厂试验情况,分析认为母线盆式绝缘子电连接装配间隙处存在异物,在盆子表面残余电荷、操作过电压等因素作用下,造成盆子沿面闪络是此次事故的主要原因,最后提出了相应的改进措施及建议.