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.     

干燥空气绝缘开关柜中应用的固封极柱绝缘结构设计及优化

为了实现气体绝缘开关柜的绝缘介质由SF6向干燥空气等环保型气体转变,开发一种结构小型化、绝缘水平满足要求的干燥空气绝缘开关柜中使用的固封极柱是亟需解决的问题。文中分析了40.5 kV SF₆固封极柱置于干燥空气绝缘开关柜中的相间及对地电场分布,结果显示灭弧室动、静端盖板以及绝缘拉杆附近的气—固沿面电场严重超标,易造成沿面闪络。依据气—固复合绝缘理论,采取增加均压屏蔽网、改进绝缘壳体外观结构、重新设计绝缘拉杆等措施进行电场优化。通过仿真分析,优化设计后的固封极柱灭弧室端盖附近沿面最大场强由3.4 k V/mm降至2.03 kV/mm,绝缘拉杆沿面最大场强由4.1 kV/mm降至1.7 kV/mm。对优化前后的固封极柱进行了局部放电和雷电冲击耐压试验,局部放电试验的起弧电压由35 k V提升到62 kV,雷电冲击耐压试验的峰值耐受电压由145 kV提升到218 k V,证明了优化方案的可行性,为后续40.5 kV及更高电压等级的类似固封极柱的研发及优化提供了有关参考。     

SF_6/空气混合气体用于C—GIS的研究

实验表明,在SF_6中加入10％的空气可明显提高在极不均匀电场中的雷电冲击击穿电压。因此在气体绝缘开关柜中采用混合比为90/10的SF_6/空气混合气体,可望使开关柜尺寸进一步缩小。     

17.5kV开关柜雷电冲击试验击穿原因分析与优化

分析了17.5 kV开关柜在厂内试验中出现雷电冲击闪络击穿的问题及原因,得出绝缘距离不足、表面残余电荷、电场局部集中是导致雷电冲击闪络击穿或试验失败的主要原因。针对上述问题进行了安全距离的理论计算,探讨了残余电荷对U50的影响,借助有限元分析尖端对电场场强分布的影响,并给出了相应的改进措施及建议,为提高产品雷电冲击试验通过率提供参考。     

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。     

雷电冲击电压下GIS瞬时绝缘数值分析方法

为描述雷电冲击电压下气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)绝缘被破坏过程的内在机理,提出一种瞬时绝缘数值分析新方法,采用电磁暂态分析与优化模拟电荷法相结合的方法,以某550 k V GIS为研究对象,对雷电冲击电压下550 k V GIS的瞬时绝缘特性进行仿真计算与分析。结果表明:新方法计算所得GIS场强峰值比传统绝缘分析方法高约8%左右;在0～15μs时间段内,GIS内电压虽未达到峰值,但由于电压变化剧烈,导致电场畸变严重,此时GIS绝缘被击穿的概率增大;在进行绝缘结构优化设计时,应抑制场强幅值变化率,以降低绝缘被击穿概率。     

±400kV高压直流电缆绝缘厚度设计与验证

本研究以±400 kV高压直流模型电缆为研究对象,开展了直流耐压试验和冲击耐压试验,获取模型电缆在最高运行温度下的直流击穿电压和冲击击穿电压,求解其在直流击穿电压和冲击击穿电压下的电场分布;基于平均场强法和最大场强法分别设计±400 kV高压直流电缆绝缘厚度,并计算了直流电压和冲击电压下绝缘层电场分布;通过对比±400 kV高压直流电缆和模型电缆的电场分布,最终得出了±400 kV直流电缆绝缘厚度.结果表明:采用平均场强法进行高压直流电缆绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于冲击电压;而采用最大场强法进行绝缘厚度设计时,绝缘厚度取决于直流电压.     

温度变化对SF_6/N_2混合气体放电特性的影响

不同温度下SF_6/N_2混合气体的周围离子平均自由行程和热运动速度不同,使SF_6/N_2混合气体放电过程呈现不同特性。为此,在极不均匀电场、雷电冲击电压下研究了温度对SF_6/N_2混合气体放电特性的影响。在正负极性的雷电冲击电压下分别测量冲击击穿电压和预放电电流波形,并分析了不同温度下SF_6/N_2混合气体的预放电现象、步长时间、电晕起始场强及击穿场强。此时试验温度范围设为-20~20℃。结果表明:步长时间、电晕起始场强、击穿场强呈现较大的随机性。负极性雷电冲击电压下步长时间均长于正极性雷电冲击电压下步长时间。负极性冲击电压下10%SF_6-90%N_2混合气体的电晕起始场强和击穿场强随着温度升高而增高。本研究结果对柜式气体绝缘开关设备和气体绝缘金属封闭输电线路设计具有一定的研究意义。     

一起10kV小车带电闭锁装置异常分析

本文针对一起10kV线路停电时接地刀闸无法操作的问题进行分析,通过研究开关柜刀闸回路线路、闭锁原理等,深入挖掘造成刀闸闭锁异常的主要原因。在该基础上提出对应故障处理方案,更换后柜带电闭锁装置,为10kV小车接地刀闸异常问题处理提供了相应的参考。     

24kV绝缘拉杆外绝缘雷电冲击正极性特性的研究与分析

24 kV绝缘拉杆按照GB 11022—2011标准值规定,其对地雷电冲击为125 kV。试验结果表明,拉杆本身可以通过135 kV对地雷电冲击的测试,但按照产品要求装配后的试验结果却仅仅只能通过120 kV(正极性)的雷电冲击测试。笔者通过电场仿真对绝缘拉杆本身及其装配软连接后的电场分布情况进行分析后发现:单独拉杆与装配绝缘软连接后整体求解区域与空气中的最大场强位置发生变化,装配软连接后场强最大位置点都转移到接地嵌件端部附近。针对电场分布已发生变化的特点,对绝缘拉杆的装配做了修改并进行了测试。试验结果表明:绝缘拉杆单独与装配后对地雷电冲击均能通过135 kV,满足了产品设计要求。此外,对改进后的产品进行电场仿真发现:改进前后产品的电场分布相差不大,但测试结果相差很大。可见,电场分布不是影响该产品雷电冲击正极性耐受能力的主要因素,拉杆关键位置的绝缘材料厚度的增加提高了其绝缘耐受能力。     

10kV户内绝缘子的操作冲击电压放电特性

1 前言近年来在我国一些地区曾多次发生10kV高压开关柜和其他户内设备的绝缘闪络事故,往往造成设备损坏和大面积停电。事故分析说明,这些事故不仅和故障时的过电压有关,也和户内绝缘子的操作冲击电压放电特性及绝缘状况有关。为此,我们曾进行了对10kV高压开关柜在清洁和污秽条件下的操作冲击电压和工频电压的联合加压试验。     

小电流不接地系统电容接地的产生和消除

正1电容接地现象上海杨树浦自来水厂下属几座35 kV/6.3 kV(或10 kV)变电站,在计划停电又没有从事任何检修后的再送电过程中,当主变压器一次侧施加35 k V电压,二次侧没有带负载,仅有母线、压变柜受电的情况下,电压绝缘监视装置往往会发出电容接地报警信号。具体表现为电压互感器的三角形线圈开口处的继电器发出报警信号且不能解除,3只相电压表的读数不平衡。这些现象与单相金属性     

带双侧隔离开关的新型12 kV开关柜研制

为了解决手车移开式开关柜电场不均、隔离手车可靠性不易提升等问题,提出了一种新型空气绝缘金属封闭开关设备的设计方案,该方案集中了移开柜和固定柜的优点,它的主要特点是从柜前看三相主回路后中前纵向布置,主回路主要采用圆形导体,真空灭弧室两侧设有直动式隔离开关。对该方案的设计实现思路进行了分析,采用有限元方法对电场进行了仿真,结果显示该方案电场分布明显优于通常采用矩形铜排的开关柜。制造了采用该方案的12 kV/1 250 A产品样机,并通过了全套试验,该样机达到了柜宽仅500 m、主导电回路缩短从而节约大量有色金属、整机局部放电量10 pC的效果,实现了中压空气绝缘开关柜兼具小型化、双隔离和优异绝缘性能的特点,促进了中压开关柜的多元化发展。     

基于有限元的500 kV复合绝缘横担电场分布仿真分析

复合绝缘横担由于其绝缘性能好、质量轻、节约输电走廊等优点应用前景广泛，然而目前针对复合绝缘横担尤其是500 kV及以上电压等级的生产设计、试验验收、施工运维、标准规范等研究国内外尚属空白。高压复合绝缘横担在运行过程中的电场分布特性是复合绝缘横担设计、验收过程中必须解决的问题，针对此，本文建立了500 kV复合绝缘横担电场分布及电位计算模型，利用COMSOL有限元分析软件对500 kV复合绝缘横担及其相连接部分杆塔进行仿真分析。此外，为了确保后续老化、绝缘实验的便捷性及可操作性，建立了500 kV复合绝缘横担缩比模型，并确定缩比模型的试验电压。结果表明：复合绝缘横担表面最大场强出现在横担高压端，电场强度为3.82×10⁵ V/m，斜拉绝缘子表面最大电场强度为支柱横担的86.38%，最大电场强度为3.3×10⁵ V/m。确定了当缩比模型按照原尺寸的1∶5进行缩放时，使得缩比模型的表面最大场强达到预期电场强度的试验电压为60 kV，为复合绝缘横担的室内初期试验提供了理论依据。     

10 kV高压开关柜烧毁事故分析及处理

针对某220 kV变电站1号主变压器10kV开关柜在运行中发生的短路烧毁事故,进行细致的分析,找出了该设备发生故障的原因,并提出了防止类似事故再发生的应对措施.分析结果表明:(1)该设备发生事故原因是由于该开关柜温升长期超标,真空断路器绝缘拉杆性能逐渐劣化,最后失去其绝缘性能而引发单相弧光接地;(2)引起事故扩大的原因是用以限制操作过电压及雷电过电压的三相限压器额定电压及持续运行电压选择不正确.     

冲击电压下变压器油中空间电场测量方法及装置

冲击电压下油纸绝缘结构的电场分布特性是变压器绝缘设计的关键环节,目前主要利用仿真软件基于容性场等效进行变压器电场的计算,并在容性场计算结果的基础上乘以一定的裕度系数,作为冲击电压下变压器绝缘涉及的参考依据,但仿真结果缺乏实测手段的支撑和验证。该文提出了冲击电压下油纸绝缘空间电场分布的非接触式实时测量方法,构建了由光路系统、光电转换器件、密封腔体、冲击电源构成的油纸绝缘空间电场测量装置,并利用平板电极对装置性能进行了标定和检验。在17~47k V雷电冲击电压下获得了电场测量值曲线和电场实际值曲线,并用相关系数描述二者之间的吻合程度。结果表明本装置最小可测峰值为3.49k V/mm的雷电冲击电场,最大误差小于3.56%,满足冲击电场测量的试验需求。     

开关柜内部设备接触不良缺陷的诊断及处理

1 现场情况 开关柜回路电阻测试是发现柜内设备接触不良的有效方法,其方法是在柜内高压断路器或刀闸(隔离开关)合闸状态下,测试柜内母线位置到开关柜下柜的直流电阻. 2019年1月14日,某110 kV变电站10 kV Ⅰ段母线例行检修及10kV Ⅰ段母线所有开关柜回路电阻测试.测试10 kV董厝线617开关柜整柜回路电阻...     

标准雷电压下750kV复合横担暂态电场计算

电力设备在雷电冲击电压下的暂态电场分布多采用求解雷电冲击峰值电压下的静电场分布来近似替代。因此,研究了750kV复合横担在雷电压下的暂态电场分布,提出了暂态电场分布的分频域计算方法;试验测量并定量拟合了复合横担各材料的介电谱数据,得到了暂态电场计算中各材料在雷电压各直流分量及各谐波分量下的计算参数;计算分析了750kV复合横担在标准雷电压下的暂态电场分布,对比分析了传统方法与分频域方法在雷电压峰值时刻的计算结果。研究发现:两种方法所得复合横担各组件承受电压相近,各金具表面最高场强的差值百分比在0.58%~2.92%之间,绝缘子护套端部表面场强最大差值百分比接近18%,支柱绝缘子内部场强差值百分比在–4%~6%之间。该研究可修正传统方法的计算结果,并为复合横担的绝缘设计提供计算依据。     

35 kV电子式电流互感器三维电场分析

根据35 kV电子式电流互感器的设计结构,建立了基于ANSOFT的三维电场仿真模型,分析了不同截面的电位分布和电场强度。仿真分析结果表明,设计的电流互感器结构满足承受额定工频耐受电压和额定雷电冲击耐受电压的绝缘水平要求,这为电流互感器的顺利研制提供了可靠依据。     

直流叠加冲击电压下HVDC电缆暂态电场分布特性研究

运行中的HVDC电缆除了承受正常工作电压作用外,同时可能承受雷电和操作冲击电压的作用,因此在进行电缆绝缘结构设计时既要考虑稳态直流电场分布又要考虑冲击电压下暂态电场分布。由于HVDC电缆绝缘的电导率是电场及温度的函数,使得HVDC电缆在遭受雷电、操作冲击电压冲击时暂态电场分布更为复杂。为此,该文采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics仿真研究了温度梯度、施压方式以及绝缘材料非线性电导属性对直流叠加冲击电压下电缆绝缘中暂态电场的影响规律。研究结果表明:直流叠加冲击电压时,暂态最大场强始终出现在电缆绝缘内屏蔽表面;当电缆结构、绝缘材料非线性属性和外加冲击电压幅值确定时,随绝缘内温度梯度的提高,直流叠加同极性冲击电压时暂态最大场强减小,而叠加反极性冲击电压时暂态最大场强却逐渐增大;降低材料电导活化能和提高电场依赖系数可有效改善暂态电场分布,降低暂态最大电场波的幅值并缩短波头和波尾时间。