稍不均匀场下CF_4/N_2混合物雷电冲击绝缘特性研究

减少SF_6温室气体的使用,对绿色电网有重要意义。目前对SF_6替代气体的研究主要集中在常温环境下,对能够在极寒地区使用的替代气体研究还不多。CF_4具有明显的电负性,同时液化温度较低。文中在稍不均匀电场下、正负两种极性雷电冲击作用下,研究了CF_4及其N_2混合物绝缘特性。研究结果表明:CF_4/N_2混合气体击穿电压随混合比增加有明显的饱和效应,20%混合气体具有较低液化温度和GWP指数,同时绝缘强度良好,具备在极寒地区使用的潜力;通过对混合气体的协同效应分析发现:CF_4/N_2混合气体协同效应随气压升高而变得明显,CF_4/N_2负极性雷电冲击条件下协同效应比正极性雷电冲击条件下为显著,协同系数小于0.4。     

Evaluation of Breakdown Characteristics of Gas Insulated Switchgears for Non-Standard Lightning Impulse Waveforms - Breakdown Characteristics for Non-Standard Lightning Impulse Waveforms Associated with Lightning Surges

To lower the insulation specifications (specifically, the lightning impulse withstand voltage) of a gas insulated switchgear (GIS) and thus cut the equipment cost while maintaining the high reliability of its insulation performance, it is necessary to define in an organized way the insulation characteristics for non-standard lightning impulse voltage waveforms that represent actual surge waveforms in the field and compare them with the characteristics for the standard lightning impulse waveform quantitatively. In the preceding paper, lightning surge waveforms and disconnector switching surge waveforms at UHV, 500 kV, and 275 kV substations were analyzed and five to six non-standard lightning surge waveforms with basic frequencies of 0.6 to 5.0 MHz were identified. In this paper, the dielectric breakdown voltage - time characteristics were measured under several different conditions mainly for the quasi-uniform SF₆ gas gaps that represent an insulation element of a GIS toward four kinds of non-standard lightning impulse waveforms associated with lightning surges. As a result, in the tested range, the dielectric breakdown values for nonstandard lightning impulse waveforms were higher than for the standard lightning impulse waveform by 3% to 32%.     

正极性雷电冲击电压下空间电荷电场测量研究

很多绝缘问题本质上都与电场相关,电场测量是高电压领域的重要研究手段。空间电荷导致电场畸变是流注理论的基础,因此定量测量空间电荷的泊松电场对于研究空气间隙的放电机制有重要意义。利用光电集成电场传感器测量了1m棒–板间隙未发生放电条件下各点的轴向电场,并与数值仿真结果进行对比,验证了电场传感器进行定量测量的可靠性;对3种电极条件下1m棒–板间隙空间电荷区域外部轴线上各点的电场时域波形进行测量,将空间电荷形成的泊松电场与外加电压形成的拉普拉斯电场分开,定量测量了不同电压幅值下、不同空间位置的泊松电场幅值与变化规律。研究结果为建立并验证空间电荷模型奠定了基础。     

非标准雷电冲击电压下棒—棒小空气间隙放电研究

本文提供了在长持续时间非标准雷电冲击电压 ( 10 /140 μs)作用下短距离棒—棒空气间隙 ( 5～ 15cm)试验放电数据 ,并与标准雷电冲击电压作用下的数据进行了比较。     

Evaluation of Breakdown Characteristics of Oil-immersed Transformers under Non-standard Lightning Impulse Waveforms - Method for Converting Non-standard Lightning Impulse Waveforms into Standard Lightning Impulse Waveforms

To lower the insulation specifications (specifically, the lightning impulse withstand voltage) of oil-immersed transformers and thus reduce equipment cost while maintaining high insulation reliability, it is required to identify the insulation characteristics under non-standard lightning impulse waveforms that are associated with actual surge waveforms in the field and quantitatively compare them with the characteristics under the standard lightning impulse waveform. In the previous research, field overvoltages in the lightning surge time region were analyzed, and four typical non-standard lightning impulse waveforms were defined. These four waveforms were used to measure the breakdown voltages and the partial discharge inception voltages on three models of the winding insulation elements of oil-immersed transformers. The average breakdown voltages were evaluated in terms of the overvoltage duration. This paper describes a method for converting of non-standard lightning impulse waveforms into standard lightning impulse waveforms with equivalent stress for the insulation. The constructed algorithm was applied to four examples representing two types of non-standard lightning waveforms. Due to the conversion into standard lightning impulse waveforms, the crest values were reduced by 14% to 26%. This seems to be a potential for reduction of lightning impulse insulation specifications of oil-immersed transformers.     

不均匀电场SF_6/N_2混合气体击穿特性的实验研究

文中对SF_6/N_2混合气体在不均匀场下的击穿特性展开研究,通过测量棒—板电极在不同电极间距、混合比、压强下的正、负极性击穿电压值,分析电场不均匀度及气体压强对SF_6/N_2混合气体极性效应的影响。研究结果表明:在0.1 MPa时,击穿电压随着电极间距的增大而增大,N_2负极性的击穿电压高于正极性的击穿电压,在电极间距为12 mm时,负极性击穿电压是正极性击穿电压的1.71倍,而SF_6气体与N_2极性效应相反,表现为正极性的击穿电压略高于负极性的击穿电压;电极间距为4 mm时,随气体压强的升高负极性击穿电压增大,正极性的击穿电压出现饱和效应甚至出现击穿电压跌落现象,SF_6气体体积分数为20%时,0.4 MPa下的正极性击穿电压是0.35 MPa的91.3%。SF_6/N_2混合气体的极性效应随着混合气体中SF_6气体所占比例的下降发生极性反转现象。     

1m棒–板间隙雷电冲击放电电场测量

放电区域电场的定量测量是研究长空气间隙放电机理的重要手段,也是近年国内外研究的热点。简要介绍了自主研制的光电集成电场测量系统,并将其应用于棒–板间隙在正极性雷电冲击电压作用下流注放电区域电场的测量。首先测量未发生放电时棒–板间隙轴线上的几何电场,并与计算结果进行对比;其次,测量流注产生后放电区域内、外的电场强度,并结合高速摄像机拍摄到的流注放电图片对测量结果进行分析。测量结果为流注通道与空间电荷的物理模型建立提供了依据。     

SF_6气体在交流叠加冲击电压下的放电特性

介绍了SF_6气体中球—球电极和同心球电极在交流叠加冲击电压下的放电特性,并给出了影响叠加波放电特性的几种因素和试验结果。     

操作冲击电压下C4F7N/CO2混合气体252kV GIL间隙及沿面放电特性

C4F7N/CO2混合气体作为有望在高电压等级气体绝缘输电管道(GIL)中替代SF6的环保绝缘气体被广泛研究.在高电压等级下,操作冲击电压下的介质绝缘特性成为绝缘配合中无法忽略的重要因素,然而现阶段操作冲击电压下C4F7N/CO2混合气体中间隙击穿和沿面闪络特性研究很少.该文通过实验研究操作冲击电压下C4F7N摩尔百分...     

直流叠加冲击电压下极不均匀场中SF_6气体的击穿特性

对直流叠加冲击电压的试验回路参数作了理论分析和实验检验。在15mm尖—板间隙中,测试了SF_6气体在复合波形下的击穿电压。     

雷电冲击电压下接地装置的电压升高和反击

当接地装置泄放雷电流时,在其上将产生瞬间电位升高。联接在接地装置上的设备的电位与接地装置的电位同时升高。从外界引入设备的各种电线,如电源线、通信线以及数据采集和控制线等将受到接地装置升高电位的反击。对电位反击的防护是防雷的主要任务之一。     

雷电冲击下棒-板间隙空间电场的测量

长空气间隙放电特性是特高压输电技术的重要研究内容,电场测量作为其重要研究手段,是近年来的研究热点之一。为此,建立了以高场强光电集成电场传感器为核心的空间电场测量系统。利用平板电极对电场测量系统进行校准,获得系统的输入输出特性;通过时域波形对比,证明测量系统具有良好的动态响应特性。利用该系统对1m棒-板间隙在正极性雷电冲...     

人工污秽绝缘子工频下叠加雷电冲击的闪络特性研究

为了研究运行中线路污秽绝缘子遭受雷击时的放电特性,提出了人工污秽绝缘子串工频下叠加雷电冲击的闪络试验电路和方法,通过试验,研究了纯雷电冲击下和工频电压叠加雷电冲击下的绝缘子串闪络电压随盐密的变化规律,并分析了其原因。     

SF_6/N_2混合气体电击穿特性仿真及实验

通过求解两项近似Boltzmann方程,得到SF_6/N_2的放电参数,并将该参数引入流体模型。结合有限元法和通量校正传输法对SF_6/N_2的流注放电过程进行循环迭代求解,计算其击穿电压。以均匀电场中压强0.1~0.6MPa、间隙5mm为例进行数值模拟,通过气体放电实验对计算结果进行验证。根据计算及实验结果得到不同混合比、压强下SF_6/N_2的协同效应系数,分析采用上述计算方法研究混合气体协同效应的准确性。为更全面地反映混合气体应用条件,进一步开展压强低于0.1MPa的SF_6/N_2击穿特性实验研究。研究表明:随着电子崩不断向前发展,放电间隙的空间电子数密度快速增长,SF_6放电过程中的空间电子数密度增长速度低于SF_6/N_2。0.1MPa下20%SF_6/80%N_2放电5ns时的电子数密度峰值达到4.6×1014m~(-3),而SF_6中该值仅为3.7×1012m~(-3)。当气压为0.1~0.6MPa时,SF_6/N_2击穿电压计算值与实测值的最大误差为9.23%,协同效应系数计算值随压强、混合比的变化趋势与实验结果相符,误差均值为5%。0.02~0.08MPa下SF_6/N2击穿电压、协同效应系数随压强、混合比的变化趋势与0.1~0.6MPa下的基本相同。     

操作冲击电压对生物放电及屏蔽防护试验

通过操作冲击电压的生物放电试验 ,研究了带电作业中屏蔽服对人体的防护效果。通过对放电路径及电流通道等的试验分析 ,认为在放电时应尽量减小或无暴露部位 ,这不仅有利于有效屏蔽高场强 ,而且在放电时可明显减小流经体内的电流。     

Impulse Breakdown Characteristics of Coated Electrodes in SF6 Gas

The authors investigated the impulse breakdown characteristics of coated high-voltage electrodes in SF6 gas with a varying nonuniform factor, electrode area, and coating material. From the viewpoint of the relation between breakdown stress and the stressed electrode area, it was clarified that with coated electrodes, breakdown voltage remains, with an increasing electrode area, nearly at the theoretically estimated level for SF6 gas breakdown without showing any decrease due to the area effect (in contrast to bare electrodes). Moreover, it was also recognized that repeated breakdown characteristics of coated electrodes differed depending on the coating materials.     

雷电冲击电压下双层XLPE电缆绕组的暂态特性研究

当雷电波侵入XLPE电缆绕组后,双层XLPE电缆绕组的芯线及外半导电层上的暂态电压分布与单层绕组有很大的不同.研究发现,由于其结构上的特殊性,导致其在外半导电层上会出现一定幅值的暂态电压,这与传统变压器绕组遭受雷电波侵入时所表现的暂态特性有很大的不同.通过试验测量其芯线与外半导电层上的暂态电压分布,分析其在雷电冲击电压下的暂态特性,为这种新型变压器的设计、保护技术提供了参考依据.     

准均匀电场下C5F10O/干燥空气与C5F10O/N2的绝缘特性

SF_6因优异的电气特性广泛应用于电器绝缘设备中,但其产生的温室效应对大气环境具有极大损害。近年来,C_5F_(10)O作为一种环保型SF_6潜在替代气体受到国内外科研工作者的关注。为进一步探究C_5F_(10)O/干燥空气与C_5F_(10)O/N_2的绝缘特性,文中利用气体绝缘性能测试平台,对不同气压、不同C_5F_(10)O分压下的2种混合气体在准均匀电场下进行工频击穿试验。实验结果表明,C_5F_(10)O混合气体绝缘强度随气体压强的增大而增大;提高C_5F_(10)O分压亦可提高两类缓冲气体的绝缘强度,且对N_2绝缘强度提升相对值大于干燥空气。从绝缘强度考虑,适当增大C_5F_(10)O混合气体气压和C_5F_(10)O分压,C_5F_(10)O/干燥空气比C_5F_(10)O/N_2混合气体更具潜力替代室内中低压设备中的SF_6。     

基雷电冲击电压下双层XLPE电缆绕组的暂态特性研究

当雷电波侵入XLPE电缆绕组后,双层XLPE电缆绕组的芯线及外半导电层上的暂态电压分布与单层绕组有很大的不同。研究发现,由于其结构上的特殊性,导致其在外半导电层上会出现一定幅值的暂态电压,这与传统变压器绕组遭受雷电波侵入时所表现的暂态特性有很大的不同。通过试验测量其芯线与外半导电层上的暂态电压分布,分析其在雷电冲击电压下的暂态特性,为这种新型变压器的设计、保护技术提供了参考依据。     

真空灭弧室冲击电压作用下的击穿统计特性研究

本文实验测取了实际真空灭弧室在雷电冲击电压下的静态击穿统计特性。根据实验结果，引入一个特征参量ｘ来描述电场应力的作用，指出真空灭弧室的绝缘击穿是在电场应力达到一定值后才有可能发生。借助击穿弱点的概念，从间隙击穿的微观过程出发，推导了击穿累积概率分布特性，并对理论结果和击穿机理做了分析。最后，对ｘ参数的物理意义进行了初步探讨。