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。     

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。     

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。     

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。     

某变电站GIS盆式绝缘子闪络分析

盆式绝缘子作为气体绝缘组合开关的核心零部件,其绝缘性能直接关系到电网的安全稳定运行。针对某变电站发生的220 kV GIS盆式绝缘子闪络事故,利用外观检查、射线探伤、形貌分析和元素分析等手段对发生闪络的绝缘子和准备更换的绝缘子进行了表征,对盆式绝缘子沿面闪络特性影响因素进行了系统分析,合理地解释了由于导电性杂质和超标非导电性杂质的存在导致绝缘子沿面闪络击穿事故的发生。     

紫外成像法的GIS盆式绝缘子局部放电研究

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在电力系统中占有重要地位,盆式绝缘子是GIS内部重要的部件,其表面放电是影响GIS安全运行的重要因素,文中在盆式绝缘子表面设置了典型的绝缘缺陷模型,利用紫外成像仪记录了其表面放电引起紫外光子发射的整个过程,分析了典型放电缺陷模型下的放电电压与光子数之间的关系,对绝缘子表面放电进行了探索,取得的结论:1表面放电紫外光子数随着缺陷尺寸的增大有增大趋势,但是多次重复性实验表明存在饱和特性;2当模拟的同一种绝缘缺陷位于盆式绝缘子不同位置的时候,放电初始电压不同,相同电压下的光子数目也存在较大差异;3当绝缘缺陷距离导杆距离大于6 cm时,在相同电压下的放电明显减弱,产生的紫外光子数也明显减少。这些结论有助于后续对盆式绝缘子表面电荷特性的深入研究,同时也为现场检测GIS局部放电提供了依据。     

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。     

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。     

基于超声波的GIS盆式绝缘子表面污秽检测技术仿真研究

GIS盆式绝缘子是电力系统的重要设备,对GIS的安全稳定运行至关重要,盆式绝缘子表面污秽容易引起放电甚至沿面闪络,目前评估绝缘子表面污秽状态除了被动采集局放信号没有很好的解决办法。文中利用超声信号经过介质时的信号畸变特性,搭建220 kV GIS超声场有限元仿真模型,利用扫频法(20~500 kHz)研究超声波经过GIS盆式绝缘子表面的信号变化情况从而对绝缘子表面污秽状况进行评估。文中设计了尘埃污秽和水污秽两种缺陷,研究了污秽类型、污秽位置以及绝缘子结构对超声信号的畸变作用,为试验研究提供理论参考。     

工业CT/DR检测系统在盆式绝缘子检测中的应用研究

盆式绝缘子是GIS重要的绝缘部件,一旦发生绝缘故障将影响GIS的安全运行。现有DR成像技术由于在检测时存在图像重叠的缺陷,常会导致漏检。通过试验,对工业CT/DR检测系统进行参数设置与检测流程优化,将工业CT/DR检测系统应用于GIS盆式绝缘子内部缺陷检测。试验结果证明所提工业CT/DR监测系统优化方法在GIS盆式绝缘子内部检测的有效性和可行性,为盆式绝缘子内部缺陷检测提供了新的方法。     

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。     

GIS盆式绝缘子典型缺陷的电场仿真

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)是电力系统中的重要设备,盆式绝缘子作为GIS设备核心绝缘组件,对于GIS设备的安全稳定运行至关重要。盆式绝缘子故障是导致GIS无法正常运行的主要原因,文中设计了气隙缺陷、嵌件毛刺缺陷、单金属颗粒缺陷以及金属颗粒群缺陷四种典型放电缺陷类型,利用有限元静电场数值计算方法建立了252 kV盆式绝缘子的仿真模型。研究了不同典型缺陷模型的电场分布情况,分析了不同缺陷对电场的畸变情况。根据仿真结果设计了四种典型模型的缺陷尺寸参数,为GIS内部缺陷的模拟和试验提供了参考。     

GIS盆式绝缘子应力超声检测技术应用与展望

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的重要部件,其应力集中引发微裂纹是导致GIS绝缘故障的原因之一;研究盆式绝缘子应力检测技术对预防绝缘子开裂、保障GIS设备安全运行具有重要意义.为此,分析GIS盆式绝缘子应力来源,介绍GIS盆式...     

GIS盆式绝缘子表面电阻率测试方法及应用

GIS设备长期运行会导致盆式绝缘子材料老化,表面电阻率是表征绝缘子老化状态的一个重要参量。文中提出了一种测试GIS盆式绝缘子表面电阻率的方法,设计了一套盆式绝缘子导体临近区域曲面表面电阻率的测试装置。该装置包含两个圆环形电极,分别作为被保护电极和不保护电极,盆式绝缘子的中心导体作为保护电极,三者构成三电极结构。两个圆环形电极间距为2 mm,基于盆式绝缘子的设计尺寸,计算两电极间绝缘沿面的弧长。根据外施电压和稳态电流,最终得到绝缘子表面电阻率。通过126 kV新旧盆式绝缘子表面电阻率测试,结果表明该方法在一定程度上可评价其绝缘老化状态。     

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.     

GIS盆式绝缘子气隙缺陷下电场变化规律仿真研究

为了研究气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子存在气隙缺陷时的电场变化规律,以800 kV GIS盆式绝缘子为研究对象,建立了三维仿真模型,基于有限元原理仿真计算了GIS盆式绝缘子内部分别含有气泡及缝隙等典型气隙缺陷时的电场分布,并分析了气泡位置及大小、缝隙分布方向及宽度对盆式绝缘子电场的影响规律。仿真结果表明:电场畸变主要出现在缺陷处,气泡表面最大场强比无气泡时增大50%左右,较高场强区气泡表面的场强能够引起气体电离;气泡半径对场强变化的影响不到6%;横向裂缝场强最大增大约1.78倍,远大于径向裂缝场强的变化;径向裂缝越宽,裂缝最大场强越大;横向裂缝越宽,场强畸变越小。     

550kV GIS现场交流耐压试验下放电故障的定位与分析研究

笔者结合超声波在线监测、放电电压值和SF6分解产物测量等多种手段,定位和分析了某变电站550 kV GIS现场交流耐压试验下的4处放电故障,总结研究了这几次放电故障,讨论了盆式绝缘子沿面闪络的主要原因,探讨了沿面闪络与缺陷局部放电、表面电荷输运之间的关系,认为盆式绝缘子表面金属颗粒易于起始负电晕放电,积聚负表面电荷,进一步畸变表面电场,提供放电通道发展所需的电荷;同时当盆式绝缘子与电极接触不良时,认为此时沿面放电易于起始于三结合点处的介质阻挡电晕放电,该放电的发展与带电粒子的迁移扩散运动是形成沿面放电的前提条件。最后提出了GIS超声波故障定位与分析以及相关实验与理论研究的几点建议。     

金属微粒和臭氧处理对GIS用盆式绝缘子闪络电压的影响

在SF6气氛中研究金属微粒和臭氧处理对110 kV气体绝缘金属封闭开关(GIS)盆式绝缘子闪络电压的影响。结果表明:绝缘子沿着附着在其表面上的金属微粒发生闪络,闪络痕迹明显。绝缘子未经处理时,闪络电压随金属微粒长度的增加而迅速下降。金属微粒长度增加到8 mm时,闪络电压下降趋势变缓。金属微粒靠近中心导体时,其对绝缘子闪络电压的影响较大。距中心导体0 mm时,闪络电压最小。臭氧处理后的绝缘子与未处理的绝缘子呈现出相似的闪络特性,但处理后的绝缘子闪络电压提高了约18.5%。臭氧处理可以改善绝缘子表面的陷阱特性,加快绝缘子表面电荷消散速率,提高绝缘子的闪络电压。550 k V正极性雷电冲击波无法检测出微小金属微粒的存在,也无法检测出靠近中心导体或稍远区域金属微粒的存在。     

GIS盆式绝缘子用环氧树脂绝缘特性提升方案研究

盆式绝缘子是以环氧树脂为主绝缘材料的绝缘器件,在气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)内起到绝缘和支撑的作用,其绝缘寿命对GIS的稳定运行起到关键作用.目前GIS内常见的故障类型主要是由盆式绝缘子的绝缘问题引起的,因此提高盆式绝缘子的整体绝缘性能有助于保障GIS安全可靠运行.首先使用...