SF_6/CF_4混合气体中聚四氟乙烯绝缘表面直流闪络特性

文中对电极间距为5 mm的指形电极下SF_6/CF_4混合气体中聚四氟乙烯绝缘表面直流闪络特性展开研究,分别测量了当SF_6/CF_4混合气体中SF_6混合比为0%~100%、压强为0.1~0.4 MPa时绝缘试样的直流沿面闪络电压,研究压强、混合比、电压极性等因素对绝缘试样直流沿面闪络特性的影响。实验结果表明:混合气体中SF_6混合比一定时,在0.1~0.4 MPa气压范围内,绝缘试样的直流闪络电压随气压升高而呈线性增加;0.3 MPa的20%SF_6/80%CF_4气体中绝缘试样的负极性直流闪络电压为52.34 kV,是相同气压下纯SF_6气体中的61.4%;在较低气压下SF_6/CF_4混合气体中绝缘试样的负极性直流闪络电压比正极性低,而当气压高于某临界值时,负极性直流闪络电压比正极性高,沿面闪络电压出现极性效应反转现象;40%SF_6/60%CF_4中负极性闪络电压达到纯SF_6中的65%,该研究可以为SF_6/CF_4混合气体替代SF_6应用于高压直流气体绝缘电气设备中提供参考。     

极不均匀场下SF_6/CF_4混合气体中环氧树脂绝缘子沿面闪络特性研究

文中通过实验手段研究SF_6/CF_4混合气体中环氧树脂复合材料绝缘子试样的直流沿面闪络特性,实验中采用针—板电极结构模拟极不均匀电场情况,分析了气体压强、SF_6混合比以及电压极性对闪络电压的影响规律。实验中,电极间距为5 mm,实验气压为0.1~0.4 MPa。实验结果表明:当混合气体中SF_6混合比为40%时,在实验气压范围内,绝缘子闪络电压可达到相同气压SF_6中闪络电压的60%以上。针—板电极下SF_6/CF_4混合气体闪络电压的协同效应在正、负极性下区别显著,负极性下的协同效应较弱。同时,绝缘子闪络电压具有明显的极性效应,并且随着气压的升高出现了极性反转的现象,这是由于不同气压下正、负电荷对空间电场的畸变作用不同而导致的。综合环保要求和沿面闪络特性,文中研究成果为GIS设备提供了潜在的SF_6替代方案。     

N2、SF6中环氧树脂直流沿面闪络特性研究

分别对N_2及SF_6中不同均匀度电场和不同气压下环氧树脂的沿面闪络特性进行研究,并对电极不对称时正、负极性直流电源下环氧树脂的沿面闪络特性进行对比分析。结果表明:SF_6中环氧树脂的沿面闪络电压对电场均匀度更敏感,随气体压强的变化更大;电极不对称时N_2中与SF_6中环氧树脂的沿面闪络电压有相反的极性特性。     

SF_6替代气体中绝缘子沿面闪络特性研究现状

阐述了目前国内外对SF_6替代气体中绝缘子沿面闪络特性的研究现状,介绍了气体中影响绝缘子沿面闪络的因素,指出气体的绝缘子闪络性能受气压和SF_6含量的影响最大,闪络电压通常随气压增大而增大,并呈线性关系;绝缘子形状、接触情况、湿度、温度、表面粒子的长度、粗糙度等因素对闪络性能也有一定影响。     

均匀场内压缩二元混合气体中环氧树脂的表面闪络特性

本文指出研究压缩混合气体内固体支撑物表面闪络特性的必要性,研究了均匀场内,压力在100—400kPa 的 SF_6/N_2、SF_6/CO_2、SF_6/Ar 中环氧树脂的表面闪络特性。实验结果表明:均匀电场内为了取得接近纯 SF_6沿面闪络电压,SF_6/CO_2中SF_6含量少于 SF_6/N_2中的 SF_6含量。实验数据和结论能用于确定二元压缩混合气体的成分、浓度及压力。     

低温SF_(6)/CF_(4)混气中绝缘子闪络电压的概率分布北大核心CSCD

SF_(6)/CF_(4)混合气体主要应用于低温环境下的气体绝缘电气设备中,气固交界面是设备的绝缘薄弱环节,有必要研究低温环境下SF_(6)/CF_(4)混合气体中的绝缘子沿面闪络特性。文中首先分析了SF_(6)/CF_(4)混合气体的基本绝缘和液化特性,据此选择0.7 MPa 50%SF_(6)/50%CF_(4)混合气体进行-50~20℃温度范围内的圆柱形绝缘子沿面闪络试验,同时开展了0.5 MPa SF_(6)气体在-35~20℃温度范围内的对照试验。其次采用威布尔分布分析了沿面闪络电压的概率分布特性。发现SF_(6)/CF_(4)混合气体中的绝缘子沿面闪络电压服从威布尔分布,利用威布尔分布可反映不同累积概率下的闪络电压及其分散性,其特征闪络电压随温度降低呈先下降再上升最后再下降的变化趋势。建议0.7 MPa 50%SF_(6)/50%CF_(4)混合气体的最低使用温度不低于-40℃,该值低于0.5 MPa SF_(6)气体的最低使用温度建议值-35℃,研究结果对SF_(6)/CF_(4)混合气体在低温下的应用具有参考意义。     

CF_3I/N_2混合气体中绝缘子沿面闪络特性的研究

文中以SF_6/N_2混合气体作为比较,研究了CF3I/N_2混合气体中绝缘子在工频电压和正、负极性雷电冲击电压下的沿面闪络特性。结果表明:在0.1~0.3 MPa下,CF3I/N_2混合气体中绝缘子的工频闪络电压和雷电冲击闪络电压均随气压升高而增大;在较低气压下,CF3I/N_2混合气体中绝缘子的负雷电冲击闪络电压比正极性下要低,而当气压高于某临界值时,负极性下闪络电压又会高于正极性;绝缘子在含30%CF3I气体的CF3I/N_2混合气体中的绝缘性能基本介于含20%/30%SF_6气体的SF_6/N_2混合气体中的绝缘性能之间,可以为CF3I混合气体替代SF_6混合气体应用于高压气体绝缘电气设备中提供参考。     

SF_6电气设备中微水对固体绝缘材料闪络电压的影响

SF_6气体中过量的水分一定条件下会凝露在固体绝缘材料表面,严重降低材料绝缘强度,甚至导致绝缘故障。研究微水量对绝缘材料闪络电压的影响对于科学制订SF_6电气设备中微水量控制标准具有重要意义。为此通过实验研究了不同温度条件下SF_6气体中微水量的变化规律及微水对固体绝缘材料闪络电压的影响规律。结果显示:环境温度不变时,微水几乎不影响绝缘材料的闪络电压。当环境温度骤变时,SF_6气体的相对湿度会出现升高,甚至可以达到100%。微水量在一定范围内对绝缘材料闪络电压没有影响,随着微水量逐渐增大,绝缘材料闪络电压出现降低,且降低程度随微水量的增多而增大。环境温度骤升时绝缘材料闪络电压更易受微水影响,且温度变化范围也对微水的威胁有很大影响,低温范围内温度变化更易使水蒸气凝露。此外,实验结果显示对于大温差地区,现行的水分控制标准过于宽松,对不同温差的地区可以考虑制订不同的微水量控制标准。     

纳秒脉冲下SF_6中的沿面闪络特性

通过搭建SF_6气体中的沿面闪络实验平台,研究了上升时间约为30 ns的脉冲高压下不同角度圆台形试样的沿面闪络特性。利用电压电流波形得到闪络通道的阻抗变化特性,并对闪络过程机理进行讨论。结果表明:相同高度试样的沿面闪络电压随角度的增加而增大;相同沿面距离试样的沿面闪络电压随角度的增加而减小。沿面距离与表面电场不均匀系数是影响不同形状试样沿面闪络电压差异的主要原因。     

N2环境下绝缘子闪络特性的试验研究

目前广泛应用于气体绝缘领域的SF_6是一种强温室气体,N_2以其取材方便、价格便宜、环境友好、低电压等级下的优良绝缘性能等优点成为新型环保替代气体。文中对N_2环境下的绝缘子闪络特性进行了试验研究,测量了不同条件下的雷电冲击50%闪络电压,结果显示:随着气压的增加,绝缘子闪络电压近似线性增加;随着绝缘子表面粗糙度的上升,闪络电压先下降后上升;随着伞裙数目的增加,绝缘子正极性闪络电压变化不明显,负极性则先下降后上升。文中的实验数据和结论为N_2在气体绝缘中的应用提供了参考。     

SF_6直流装置中支撑绝缘子冲击闪络特性的研究——静电积聚的影响

本文着重介绍用于SF_6直流装置中的支撑绝缘予冲击闪络特性的影响因素和由先期施加直流高压形成的电荷积聚对支撑绝缘子冲击闪络水平的影响。试验表明,静电积聚对支撑绝缘子冲击闪络水平的影响有极性效应,即与直流同极性的冲击闪络水平变化不大,而与直流异极性的冲击闪络水平有所下降。下降程度与直流电压大小,持续时间等有关。这种极性效应可用表面电荷积聚的影响来解释。试验逐表明,具有波纹状表面的支撑绝焯子由于闪络路径与电荷积聚的部位不同因此受影响很小。     

交流电压下C4F7N/CO2混合气体中线性金属微粒放电特性研究

为了研究环保型气体C4F7N的绝缘性能,本文开展了绝缘子表面线性金属微粒在C4F7N/CO2混合气体下的放电特性实验并结合仿真和理论对实验结果进行了分析。研究结果表明,在0.1MPa气压条件下,C4F7N/CO2混合气体中,绝缘子表面附有金属微粒时,闪络电压会随金属微粒和接地电极之间距离的增加而先增大后减小。分析上述原因,线性金属微粒端部电晕放电产生的空间电荷削弱了空间电场的畸变程度;同时,C4F7N/CO2混合气体分解产生的CF3CN分子是一种高电气强度的物质,也会促使闪络电压升高。绝缘子倾角的变化对C4F7N/CO2混合气体闪络电压的影响要大于对SF6气体闪络电压的影响。绝缘子倾角为90度条件下,C4F7N/CO2混合气体下的闪络为SF6气体下闪络电压的0.96倍,两种气体绝缘性能相当。但C4F7N/CO2混合气体对不均匀电场的敏感性要高于SF6气体,电场不均匀系数由1变化到1.84时,C4F7N/CO2混合气体条件下闪络电压降低约26%。     

直流SF_6装置中支撑绝缘子冲击闪络特性的研究——导电微粒的影响

作者所进行的研究表明,绝缘子表面存在导电微粒时,其对冲击闪络水平的影响不仅与微拉所在位置、方向等直接有关,而且具有不同的放电特性。场强分析还证明了场强切线分量对沿面闪络发展的重要性。存在导电微粒时,由先期施加直流高压产生的静电积聚对支撑绝缘子冲击闪络水平的影响也有类似的极性效应。研究还证明,波纹状表面盘形绝缘子在导电微粒作用下,其电气性能仍然优于光滑表面绝缘子。文章在进行试验研究的基础上,提出了设计用于直流输电SF_6支撑绝缘子的原则性意见。     

Dielectric strength coordination and generalized spacer design rules for HVAC/DC SF/sub 6/ gas insulated systems

The problems of HVAC/DC gas insulated systems (GIS) dielectric strength coordination and support spacers design criteria are discussed in this paper. The most important challenge is to protect the spacers against flashover and consequently exclude them from consideration when coordinating an insulation of GIS. Both experimental and numerical studies demonstrate that electric field formation mechanisms and insulation behavior at SF/sub 6//epoxy interface are substantially different for AC and DC voltage excitations. Nevertheless, in actual power systems, HVDC apparatus are frequently subjected to impulse and time-varying voltages, implying capacitive field grading, and vice versa, HVAC apparatus can actually be subjected to harmful pseudo-DC voltages occurring in certain operating modes. Therefore, the above-mentioned problem is considered in order to find generalized criteria which will provide a reliable spacer performance in both HVAC/DC gas insulated systems. To illustrate the specificity of SF/sub 6//epoxy insulation behavior at HVDC stress, static V-T characteristics for post-type spacer models were studied experimentally. Dielectric strength coordination requirements and constraints arising for AC/DC GIS conditions were discussed. Some design and technological alternatives directed to improve the DC spacer reliability were analyzed. Based on these results, generalized design criteria for AC/DC conical and post type spacers were formulated. For conventional range of GIS operating stress and insulation parameters, it has been shown that proposed design rules can be realizable with no additional enlargement of apparatus dimensions. Such an approach provides unification and interchangeability of support spacers in HVAC/DC SF/sub 6/ apparatus, which could be technologically worthwhile and economically beneficial for manufacturers and power utilities.     

GIS绝缘子在冲击电压下沿面闪络的分析

利用计算和试验两种方法,对在SF_6气体中的绝缘子施加冲击电压下的电场及其引起的沿面闪络原因进行了剖析,指出在冲击电压作用下,增加屏蔽罩是减弱电极结构所引起的电场垂直分量的一条行之有效的途径;沿面闪络主要取决于电场分布的均匀度和绝缘子表面受周围环境导电微粒污染这两个基本因素;电极形状导致的局部场强增大,靠增加绝缘子沿面闪络距离不能明显提高沿面闪络电压。     

The influence of the dielectric strength of the N/sub 2//SF/sub 6/-insulation by conducting particle on the spacer surface

This paper investigates the dielectric properties of various N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures based upon a cylindrical spacer model with adhering particle on the surface tinder homogeneous field conditions. The investigation involves a comparison with pure SF/sub 6/. The flashover field strength for clean and particle contaminated spacer surface under AC and LI stress is determined. The results of the investigations show the sensitivity of N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures to conducting particles on spacer surfaces for gas pressures up to 800 kPa. Moreover, the correspondence between pure SF/sub 6/ at pressure range from 100 to 400 kPa and N/sub 2//SF/sub 6/ gas mixtures for AC and lightning impulse (LI) flashover field strength range from 50 to 178 kV/cm is determined. Conclusions are drawn about the ability of SF/sub 6/ gas mixtures to serve as technically efficient media for GIS/GITL. The results shed light on the issue of the SF/sub 6/ reduction and particle detectability in GIS/GITL.     

某500 kV线路投运期间SF6断路器内绝缘故障浅析

某500 kV线路投运期间,一台SF6断路器发生内部闪络,根据调试记录电压电流波形对疑似故障相进行解体检查,解体发现了闪络点和SF6分解物。文章分析了断路器发生内部闪络的原因,并提出了应对措施。     

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。     

Barrier effect under nonuniform field in atmospheric pressure SF6 gas

Generally, it is known that insertion of a barrier under a nonuniform field in air increases the flashover voltage. This is called the barrier effect. However, there are many uncertainties that remain to be clarified about the barrier effect in SF₆ gas. Therefore, the influence of the barrier shapes and positions on the flashover voltage for the lightning impulse voltages and voltages (50 Hz) is examined by inserting a barrier between a hemispheric-end rod and a plate in SF₆ gas under near-atmospheric pressure. As a result, the following findings were obtained:. (1) Insertion of a disk-shaped barrier reduces the flashover voltage; a cup-shaped barrier whose surface curves almost along the equipotential line increased the flashover voltage by 30 to 40 percent;. (2) trapped charge on the barrier surface is of the same polarity as the applied voltage and the magnitude of positive charge was greater than that of negative charge. It was found also that there is a correlation between the amount of trapped charge and the flashover voltage; and. (3) application of a barrier under a nonuniform field in the atmospheric pressure SF₆ gas helps reduce the size of, for example, a cubic-type gas-insulated switchgear.     

高压直流GIL盆式绝缘子非线性电导参数优化

直流气体绝缘输电管道(direct current gas insulated lines,DC-GIL)电场分布受温度梯度、运行电压、金属微粒等诸多因素影响,具有非常大的不确定性,给绝缘设计和运行稳定性带来挑战。非线性电导材料能够自适应地调控直流设备电场分布,有望突破DC-GIL绝缘子设计瓶颈。为了兼顾电场调节作用和损耗特性,建立100 kV直流GIL仿真模型,对比研究运行工况下传统绝缘子、表层电导非线性(surface nonlinear conductivity,SNC)绝缘子和体电导非线性(bulk nonlinear conductivity,BNC)绝缘子的电场分布及损耗功率。通过分析非线性电导(nonlinear conductivity,NC)参数对气固沿面电场调控作用和损耗特性的影响规律,发现SNC绝缘子的电场畸变率先随着欧姆区电导率和非线性系数的增大而快速下降,而后趋于平稳。理想情况下,SNC绝缘子的NC参数应处于电场调节作用的"饱和临界线",且欧姆区电导率最低。而BNC绝缘子的电场调节作用仅依赖于非线性系数,降低欧姆区电导率可降低绝缘子功率损耗。缩比绝缘子实验结果证实了SNC绝缘子非线性参数直接影响DC-GIL沿面闪络电压。