非圆柱形电极下纯氮气气体绝缘性能试验研究

因氮气物理化学性能稳定,作为环保型气体绝缘介质在气体绝缘开关柜领域受到了重点关注。在目前气体绝缘开关柜常用的非圆柱形电极下对纯氮气分别进行了工频耐压和雷电冲击耐压试验,并对试验结果进行多角度分析,通过曲线拟合得到了较低压力下氮气击穿电压(U_b)与气压和放电距离的乘积(p×d)关系经验公式,研究结果对氮气绝缘开关设备研发具有一定的指导意义。     

12~24kV氮气绝缘环网柜的研制

在气体绝缘环网柜中使用环保的氮气或干燥空气取代SF6气体,又要保持紧凑和小巧的特点,必须要对环网柜绝缘结构进行优化设计。为此,就氮气的绝缘特性和氮气绝缘中压环网开关柜的典型绝缘结构(如间隙绝缘、复合绝缘、支撑绝缘子和穿墙套管沿面绝缘)的最大电场强度进行了分析研究。进而探索了降低氮气绝缘环网柜内电场强度的有效方法和途径:通过改善导体形状可降低气隙间电场不均匀系数至2~3;采用复合绝缘可降低氮气介质最大电场强度约20%;采用双断口结构和复合屏蔽绝缘,可实现工频耐受75 k V/1 min、雷电冲击耐受±145 k V的隔离断口绝缘水平;优化电极形状和绝缘体外形设计,可降低沿面绝缘破坏起始处电场强度,实现在工频耐受65 k V/1 min、雷电冲击耐受±125 k V的绝缘水平;通过电场屏蔽件的设计可降低局部电场集中,提高柜体整体绝缘水平。研制成功了符合IEC 62271-1和GB 11022标准绝缘水平要求的12~24 k V氮气绝缘环网柜(柜宽400 mm)并通过了型式试验,证明了环网柜采用氮气绝缘的可行性。     

35kV纯氮气绝缘开关柜运维操作危险点分析

结合35 kV纯氮气绝缘开关柜现场的实际工况,以某线路362出线间隔开关、闸刀、地刀间运维操作为例,对存在的电气操作部分危险点、防误部分危险点、设备状态危险点进行剖析,供现场运维参考,以保障开关柜运维操作安全。     

12 kV复合绝缘开关设备的绝缘特性研究

采用复合绝缘代替纯空气绝缘的金属封闭开关柜,实现了空气绝缘开关柜的小型化。但其多种绝缘介质以及绝缘界面共存的复杂结构,对电场分布以及其绝缘能力的评估带来了很大的困难。文中针对空气绝缘开关柜中的固封—手车式断路器触臂处复合绝缘结构进行了研究,通过对不同绝缘结构和绝缘材料在各电气间隙情况下的绝缘能力进行仿真和试验,结果表明:电场仿真中的最大电场强度不能作为评判复合绝缘击穿的标准,复合绝缘结构中的关键部位,如小间隙、界面等处的电场大小对绝缘耐受能力具有决定性的意义。研究结果为复合绝缘结构设计及仿真提供有益的参考。     

12kV环保气体绝缘开关柜的设计

为了实现“碳达峰”、“碳中和”的目标，环保气体绝缘开关柜的市场需求量在日益增加。介绍了一种12 kV环保气体绝缘开关柜，通过采用一种洁净气体(干燥空气或氮气)代替六氟化硫(SF6)作为绝缘介质，搭配真空断路器实现开关设备的灭弧与绝缘。通过优化产品结构，统一三工位开关和断路器组合方式，实现中压气体绝缘开关柜结构的更加合理性和电气绝缘系统的优化效果，该产品为减少环境污染，早日实现“碳中和”目标提供了助力。     

新型的12kV穿墙套管设计及仿真优化

针对12kV开关柜母线穿墙套管容易发生局部老化导致绝缘能力不足的问题,提出一种新型的体积小的穿墙套管,可解决传统母线穿墙套内、外空气域电场过度集中导致局放超标进而造成绝缘能力下降的问题。采用Ansys Workbench软件对初步设计的新型穿墙套管周围空气域的电场分布进行分析并查找电场集中位置,通过分析等电势线分布图的方法查找新型穿墙套管周围空气域电场分布不均匀的问题,并对穿墙套管的局部伞群进行优化设计,使穿墙套管周围空气域的电场值降到远低于空气域最大耐击穿场强的最优值,从而设计出体积小、成本低、电场最优的新型穿墙套管,有效改善穿墙套管周围的电场分布,提升穿墙套管的绝缘水平,解决开关柜母线绝缘套管局部绝缘能力不足的问题,提高了设备运行可靠性。     

微环境对高压开关柜电场分布及绝缘净距离的影响研究

潮湿污秽等微环境极易引发高压开关柜放电或绝缘击穿故障.为提高开关柜设计及运行水平,本研究对高压开关柜微环境下的内部电场分布特性及绝缘净距离进行仿真计算研究.首先基于COMSOL仿真软件建立40.5 kV高压开关柜母线室多物理场有限元仿真模型,获得开关柜母线室中温度、湿度分布.利用数值分析方法研究有无微环境下的电场分布特性,基于空气流注放电起始判据,利用COMSOL与MATLAB软件计算微环境下的绝缘净距离.最后研究微环境下不同绝缘隔板布置参数(厚度和位置)对电场分布和绝缘净距离的影响.结果表明:在高温高湿的环境下,母线室最高温度可达347.15 K,整体温度呈现上高下低的梯度分布;绝缘隔板处于低温高湿度区域,容易积聚湿污;微环境下母排尖端电场和绝缘净距离降低,但绝缘隔板表面电场增大,沿面闪络概率增大.     

12 kV带电检修出线柜的研究与设计

为减少停电时间,提高供电可靠性,文中提出了一种12 kV出线开关柜带电检修设计方案。首先对开关柜的一次主接线进行了优化,提出在副柜的中部安装双动刀闸以实现检修不停电的目标。为评估额定电压下开关柜运行可靠性,建立了开关柜三维温度场和电场模型并进行了温度场与电场的仿真计算。建立三维瞬态电场模型分析了双动刀闸转换过程和雷电冲击下过电压对开关柜绝缘的影响。研究结果表明:额定电压下,主柜、副柜场强最大值分别为7.82×104、9.47×10~4V/m,远小于空气击穿场强,绝缘状态良好;主柜、副柜温升最高值为50.7、42.8 K,符合设计标准。主柜、副柜在进行双动刀闸切换过程中产生的过电压峰值为16.6 kV,此时开关柜的电场强度最大值为4.35×10~5V/m,绝缘表现良好;雷电冲击条件下,主柜、副柜内场强最大值分别为1.415×10~7、5.093×10~6V/m,此时避雷器的安装不能省略。     

一起典型35kV开关柜复合绝缘击穿事故分析及整改措施

35kV高压开关柜广泛应用于变电站,其可靠的工作有着至关重要的意义。针对某一220kV变电站35kV开关柜绝缘击穿放电事故,对事故发生,现场检查、原因分析依次进行了详细的介绍和讨论。研究表明,开关柜绝缘隔板结构设计不够完善,特定条件下的长期运行时造成的局部绝缘性能下降,是此次事故的主要原因。最后,针对事故原因提出了有效的整改措施。     

提高20kV系统中开关柜绝缘水平的探讨

讨论了20kV开关柜的绝缘等级要求,通过试验验证和理论推导,分析了影响开关柜绝缘等级的各种因素,通过实际试验过程中遇到的一些问题,从电场理论的角度分析,参照35kV系统中对局放问题的解决经验,给出了一些解释和探讨性的建议。     

10kV环网柜的技术性能分析

介绍了10kV环网柜的现状,阐述了固体绝缘、SF6气体绝缘和环保气体绝缘环网柜的结构特点,给出了其结构图,比较了3种环网柜各自的优缺点,分析了技术性能和市场应用。环网柜具有无油化和小型化的特点,结构简单、运行可靠安全,维护量小、运行费用低,相对传统的开关柜优势明显。     

高压开关柜绝缘缺陷分析及改进措施

针对国产高压开关柜绝缘缺陷进行了分析,指出了目前高压开关柜在设计、制造、运行中存在的问题：相间及相对地的空气间隙偏小;柜内采用的有机绝缘材质性能差;复合绝缘中的纯空气间隙较小;柜内某些元件绝缘水平低等。从而提出了高压开关柜绝缘的改进措施     

10kV柜式环保气体绝缘金属封闭开关柜的关键技术研究

重点分析了10 kV柜式开关柜的技术难点,提出了保证设备开断能力的新型开关结构,对电场进行优化设计,在检漏补气及焊接工艺方面进行了研究。根据研究成果生产了10 kV环保气体绝缘金属封闭式开关设备,并应用于现场,运行效果良好。     

海洋石油开采平台35 kV开关装置绝缘的参数

分析了滩海环境对陆地用中压开关设备绝缘性能的影响后确定了海洋平台用 35kV开关柜爬电比距、空气间隙等外绝缘性能参数。用加大空气间隙、提高爬电比距、采用复合绝缘等措施提高抗污绝缘能力开发的 35kV开关装置的 3年成功运行证明这些措施适于盐雾重污染地区的开关柜。     

某35 kV开关柜局部放电及受潮的原因分析

针对某开关柜运行中多个间隔局部放电数值超标的现象,对开关柜内设备进行停电检查及绝缘性能试验,分析了开关柜自身结构及其运行环境中存在的薄弱因素,建立了开关柜受潮过程的模型,研究了设备绝缘性能下降的机理,并提出了更换老化、受潮绝缘件,在开关柜内安装加热器、除湿机,增强电缆沟防水性及电缆孔洞密封性等改进措施。经过一年的跟踪监测,开关室内的湿度保持在50%左右,开关柜内的湿度保持在48%左右,未发现开关柜内设备局部放电及受潮、老化现象,设备绝缘性能良好。     

固体绝缘环网柜局部放电分析与结构优化

随着高压开关柜性能稳定、绿色环保、高低温环境适应性强的设计要求被提出,固体绝缘开关成为当下的设计新方向。固体绝缘开关是采用环氧树脂作为主绝缘材料,将真空灭弧室、铜导体等一体浇筑成型的电气设备。分析某公司的12 kV固体绝缘环网柜发生的局部放电位置和原因,提出相应局部放电解决方案。使用有限元分析软件ANSYS Maxwell进行三维模型电场计算,研究发现金属屏蔽罩能够有效改善固体开关模块内部场强,仿真结果满足绝缘要求。最后产品通过试制与型式试验,使产品满足工业化的生产需求。     

10kV SF6气体绝缘环网柜建模与仿真方法

为解决10 kV SF6气体绝缘环网柜中因加装传感器可能造成的绝缘击穿、温升过高的问题,利用有限元仿真软件对环网柜电场-温度场分布进行建模与仿真分析表明,10 kV SF6气体绝缘环网开关柜加装传感器后,在额定工况下长时间工作,最高电场为3.16×105 V/m,最大温升20.8℃,该环网柜符合国家标准中的绝缘与温升要求,在额定工况运行时能够保证可靠运行.     

户内35kV开关设备绝缘配合的试验研究

“户内35kV开关设备全工况绝缘验证及改进”为原水电部下达给华北电力试验研究所的科研课题。通过对国产主要型号的35kV高压开关柜进行绝缘验证试验发现,目前生产的35kV开关柜的绝缘水平不能满足185kV额定冲击耐受电压试验的要求,因而选择了开关柜内几种典型的电极布置方式,进行35kV电压等级的相间和相对地绝缘配合试验,复合绝缘试验。根据试验,参照IEC标准提出了35kV户内开关设备相间及相对地的最小空气间隙和复合绝缘距离。     

24kV开关设备设计的绝缘处理

由于电压等级从12kV提升到24kV，对开关柜的绝缘水平的要求大大提高了，因此在结构设计中必须充分考虑各种细节问题。     

高压SF6电流互感器绝缘特性分析

高压SF6气体绝缘电流互感器(简称HV SF6TA)由于绝缘气体本身特性,其内部电场分布的均匀程度和电场强度分布必须严格控制,以保证其高绝缘特性。电场计算是绝缘分析的重要手段。HV SF6TA场域结构复杂,为进行绝缘分析与结构设计,以220 kV HV SF6TA实际产品结构为研究对象,采用有限元数值求解方法,建立了含SF6、绝缘瓷套、空气等多重介质的三维电场数学模型,采用区域分解和自适应剖分技术相结合,对三维电场进行了仿真求解,得到了复杂结构中三维场域电场分布,找到了HVSF6TA内部最大场强所在位置以及绝缘薄弱点。为提高HVSF6TA全场域电场的均匀度,避免电晕放电等击穿现象的发生,绝缘设计中对法兰盘附近加设屏蔽环以及在一次导体端部加设屏蔽环两种方案的电场进行了分析,并将HV SF6TA各结构部件沿面电场分布以及全场域电场分布进行了对比分析,为HV SF6TA绝缘结构设计提供了数值基础。