特高压盆式绝缘子水压试验中应力应变分布的仿真计算与光纤测量

特高压盆式绝缘子是气体绝缘开关设备的关键部件,绝缘子的应力集中可能会导致盆式绝缘子内部产生微裂,引发放电事故并对盆式绝缘子产生更严重的破坏。为了分析特高压盆式绝缘子在受到外力作用下应力应变分布情况,采用有限元软件ANSYS对盆式绝缘子在水压试验中应力应变的分布情况进行仿真计算,基于计算结果,将布拉格光栅光纤布置于盆式绝缘子表面,测量盆式绝缘子在水压破坏试验中不同位置应变大小并与仿真计算结果相比较。结果表明,盆式绝缘子在水压试验中应力最大的位置位于靠近法兰曲率半径较小的盆面处,该位置也是盆式绝缘子破坏时的破坏起始位置。仿真计算所得盆式绝缘子的应力应变与实际测量结果一致性较好,是一种对盆式绝缘子应力分析研究的有效可靠方法。     

结构缺陷下GIS盆式绝缘子应力分布特性研究

盆式绝缘子是GIS的重要组成部件,在异常受力时可能导致结构缺陷的产生和发展,甚至造成严重的事故。为了研究盆式绝缘子在不同工况下的力学性能,采用有限元软件Ansys对252 k V盆式绝缘子正常及带有典型缺陷情况下的应力应变分布情况进行仿真计算,并对正常盆式绝缘子水压试验的应变分布进行测试,与仿真结果进行了对照。结果表明,盆式绝缘子仿真得到的应力分布与水压试验结果相吻合,验证了仿真结果的准确性。此外,存在结构缺陷时,绝缘子最大应力超过正常状态的2倍,且表面缺陷的危害程度大于内部缺陷。     

252 kV三相共箱盆式绝缘子应力测试与分析

通过水压试验和仿真分析,研究了252 kV三相共箱盆式绝缘子的机械特性,得到了三相共箱盆式绝缘子的应力分布及薄弱位置。在水压试验中实时测量了盆式绝缘子的应变,得到了绝缘子的应力分布和变化;对绝缘子水压过程进行了仿真分析,仿真结果与试验结果一致。研究结果表明:三相共箱盆式绝缘子破坏压力值为2.6 MPa,对应的最大破坏应力为78.28 MPa;水压破坏呈脆性破坏;绝缘子的薄弱位置是弧面曲率变化最大处。     

基于多层模型的GIS盆式绝缘子温度分布仿真

GIS盆式绝缘子两侧存在与母线连接的电接触点,其接触电阻在GIS运行过程中可能会因接触不良而增大,从而产生异常发热,甚至引起故障。为探究盆式绝缘子在实际运行中的温度分布规律,文中利用110 kV GIS盆式绝缘子搭建了真型试验平台,依据该平台的参数建立了等比例的盆式绝缘子多层仿真模型,并通过注入等效热源的方式模拟通流导体、SF6气体以及GIS外壳对盆式绝缘子的热传递过程,替代了对流及辐射传热计算,使单次计算时间从几小时缩短至几分钟,在保证结果准确性的前提下有效提升了仿真计算速度。利用试验平台进行了800、1 200、1 600 A负荷电流的温升试验,通过红外仪及热电偶测量了盆式绝缘子表面的温度分布,验证了该仿真模型的有效性,并总结出不同负荷电流下仿真参数的设置规律。最后通过与单层模型仿真结果的对比分析表明多层模型的优化结果更加符合试验数据的温度变化规律。     

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。     

直流电场下盆式绝缘子体积电导率对其表面电荷积聚特性的影响

综合考虑直流GIL内部的传热及电荷积聚过程,研究建立了直流GIL电-热多物理场耦合模型.基于该模型,仿真计算了直流电应力和热应力耦合作用下,绝缘材料体积电导率对盆式绝缘子表面电荷积聚特性的影响规律.结果表明:将现有交流盆式绝缘子典型绝缘材料的体积电导率减小两个数量级,可以有效抑制绝缘子表面电荷积聚,但若过度减小绝缘材料的体积电导率反而会加剧盆式绝缘子的表面电荷积聚.     

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.     

基于泄漏电流与热失重的盆式绝缘子活化能计算方法

盆式绝缘子作为气体绝缘金属封闭开关（GIS）的关键部件,长期受电热应力作用易发生绝缘缺陷与老化裂解,是GIS设备故障的主要原因之一。通过活化能表征可以有效地描述盆式绝缘子材料的劣化程度,因此开展盆式绝缘子劣化过程中活化能有效计算方法的研究具有重要意义。文中首先基于加速老化试验样本,开展热分析动力学研究,采用传统的热失重实验解析盆式绝缘子热解反应过程,并结合Flynn-WallOzawa法对盆式绝缘子的活化能进行计算;进一步地,建立基于泄漏电流计算电导活化能的方法,开展不同老化实验样本的电导活化能计算。最后与传统的Flynn-Wall-Ozawa法进行对比,分析发现两种方法的计算结果以及老化关联规律基本一致,进一步对两种方法在材料老化程度的表征手段与关联规律进行理论分析。上述研究为盆式绝缘子无损伤计算活化能的手段提供了理论指导与实验分析,有助于揭示盆式绝缘子的热解老化机理。     

盆式绝缘子金属丝缺陷下电场分布仿真研究

为研究金属丝缺陷对GIS内部盆式绝缘子电场分布的影响,采用有限元分析方法,以实际1100kV GIS内部盆式绝缘子为研究对象,利用ANSYS仿真软件仿真计算存在金属丝缺陷的盆式绝缘子电场分布,并研究金属丝的分布方向、径向距离、长度和宽度对盆式绝缘子电场分布的影响.结果表明:盆式绝缘子内部的金属丝缺陷会使电场严重畸变,电场强度最大值为无缺陷时的10.76倍,且金属丝径向分布时对盆式绝缘子电场的影响更大.盆式绝缘子的电场畸变程度与金属丝分布方向、径向距离及长度有关.     

252kV GIS盆式绝缘子金属法兰开孔的电场分析及优化设计

为检测GIS内局部放电特高频信号,需在盆式绝缘子金属法兰开孔处设置局部放电传感器,而金属法兰开孔会对盆式绝缘子表面及开孔处电场强度产生一定影响。笔者应用有限元分析软件ANSYS对三相分箱式252 kV GIS中盆式绝缘子电场强度进行了仿真计算,研究金属法兰开孔尺寸大小和结构对盆式绝缘子表面和浇注孔表面电场强度的影响。仿真结果表明,浇注孔结构对盆式绝缘子表面电场强度影响显著,金属法兰开孔大小对盆式绝缘子表面电场强度影响较小,经过优化后的小尺寸浇注孔绝缘子表面电场强度最大值比无浇注孔时高出3.21%,达到了预期目标。     

触头表面粗糙度对接触电阻影响的探讨

介绍了利用粗糙度测试仪数字化地衡量触头表面质量的方法。分析了粗糙度对电触头,尤其是轻负载用电触头接触电阻的影响。     

隔离开关触点静态接触下热稳定性研究

为了研究GW4-220 kV高压隔离开关热稳定性,在建立矩形和W形截面触指触点静态接触下接触系统稳、瞬态数学模型和有限元模型的基础上,从理论和仿真两方面研究了隔离开关在50 kA/3 s下的热稳定性。结果表明:导电回路发热主要出现在接触系统,而接触处发热又主要为接触电阻发热,最高温度出现在接触线处;在承受短路电流50 kA/3 s时,热稳定性较差;W形截面触指系统最大温升明显小于矩形截面触指系统。     

电触头表面状态对接触电阻的影响和改善方法

电触头是电器开关的重要组成部分,电触头的接触电阻不仅影响电器开关的电气性能,对电器产品的节能降耗也有重要意义。本文分析了商用电触头的表面异物、粗糙度、平坦度及表面膜对接触电阻的影响,指出了影响接触电阻的主要因素及改善途径。     

幅值对镀金接触对接触性能的影响

磨损是造成电触点失效的主要原因之一。本文以镀金接触对为代表研究幅值对接触性能的影响。幅值对接触电阻和磨损的影响并非单调,存在最容易引起失效的临界微动幅值。磨损程度和磨损区域Au含量均在500μm时具有极小值,与接触电阻失效周期数的变化趋势相同。     

基于支持向量机回归的继电器触点接触电阻的长期预测

分析了继电器触点接触电阻的时变规律,提出了基于时变趋势和支持向量机回归（SVR）的触点接触电阻的长期预测方法。采用小波技术和零均值平稳检验技术提取时变长期趋势项,进而以接触电阻的趋势分量为变量,建立了接触电阻的SVR预测模型。分析了接触电阻的超长期预测,提出了基于相关触点的SVR模型的超长期预测方法。预测实例结果表明,所提方法能实现触点接触电阻长期预测,能有效剔除短时干扰、异点对预测结果的影响。     

新型铜基电接触材料的电接触性能研究

研究了直流阻性负载条件下新型铜基电接触材料的电弧侵蚀特性、材料转移及接触电阻。材料在电流〈14A时,由阴极向阳极转移;在电流≥14A时,由阳极向阴极转移。触点电弧侵蚀后的表面形貌产生明显的孔洞和裂纹,接触电阻随电流值和接触次数增加有小同程度的波动。结果表明,接触过程中各种因素的不对称是产生材料转移的主要原因。     

角型隔离开关触头接触程度对其导通特性的影响

为了研究角型隔离开关触头在不同插接情况下的导通特性,对操动机构的调整标准进行指导,文中利用线性回归、汤逊理论等建立了隔离断口电场击穿模型,并结合Ansys有限元方法计算了隔离断口在不同插入深度下的电场强度,分析了隔离开关在此情况下的导通特性。最后,根据隔离开关操动机构原理,提出了机构的调整建议。研究结果表明:在设计插入深度为32 mm的情况下,动触头插入深度b0≥23 mm时,触头可正常导通;当8 mm≤b0≤22 mm时为电弧导通,对触头电寿命危害极大;当b08 mm时为断路状态。因此,合闸时机构的调整误差应欠位在4.5 mm以内。     

导线接触不良问题的探讨

导线与导线、导线与电器、导线与配电装置等的接点随处可见,如果对这些接点处理不当或检修不及时,会带来很多的危害,甚至引起火灾。     

新型弱电触点材料——微异型复合触点带

微异型复合触点带是一种新型复合电触点材料,尺寸较小,横截面形状异型,由多层材料复合构成。其综合性能好,适合自动化生产。文章综述了其选材结构、制造方法、应用及国内外现状。     

电触点材料接触电阻分析

分析了电触点材料接触电阻产生的原因、影响因素以及电触点材料常用金属元素的腐蚀行为。概述了降低电触点材料接触电阻、防止触点元件失效的方法。