1100kV盆式绝缘子改善机械强度的研究

1 100 kV盆式绝缘子是特高压GIS的关键部件,但制造难度较大,目前国内试制的盆式绝缘子机械强度略差,水压破坏值较低,成为制约其工程应用的瓶颈问题。在确保电、热性能的前提下,就如何改善盆式绝缘子的机械强度开展了研究。首先,尝试了环氧界面剂和导电橡胶两种嵌件处理工艺,通过改善中心嵌件与环氧树脂界面的接触效果改良了盆式绝缘子的机械强度;其次,设计了两种新的嵌件结构,得到了强度高、一致性好、接近国际领先水平的水压破坏结果。改进后的盆式绝缘子满足了技术规范要求,经严格考核后已应用于皖电东送工程,标志着中国已经具备了制造1 100 kV盆式绝缘子的能力。     

基于252kV三相盆式绝缘子水压试验的仿真分析及结构优化

文中描述了252 kV三相盆式绝缘子破坏水压试验的情况,为明确三相盆式绝缘子破坏水压不能满足标准要求的原因,首先对252 kV三相盆式绝缘子进行了建模、仿真与分析,明确了三相盆式绝缘子相间盆式结构交汇处应力集中是破坏水压偏低的原因。随后对模型进行了改进,将应力集中由‘Y’型分布转化为‘△’型分布,显著降低了最大应力值,显著改善了盆式绝缘子的耐压状态。最后讨论给出了252 kV三相盆式绝缘子在强度设计过程中应结合仿真计算进行机械强度设计的基本思想。文中的工作为三相盆式绝缘子的设计提供了一定的参考。     

特高压盆式绝缘子工艺技术研究

为满足特高压开关设备对于盆式绝缘子电气性能和力学性能的特殊要求,在常规浇注配方的基础上通过添加一定比例的脂环族环氧树脂,同时采用三段固化工艺制造高性能盆式绝缘子,并对其性能进行测试分析。结果表明：与常规配方材料相比,新配方的盆式绝缘子电气强度提高了27.6%,热变形温度提高了20.2%,热电老化寿命达到40年以上。高性能盆式绝缘子通过全部工频和雷电冲击裕度试验,水压破坏强度达到4.6 MPa。     

应用理化分析和机械性能分析方法探索HGIS故障原因

笔者针对一起500 kV HGIS故障,通过能谱、热重等检测手段,分析了故障气室相关盆式绝缘子的物理化学特性;通过水压强度试验,检测了故障气室相关盆式绝缘子的机械强度变化情况,从而查明HGIS设备故障的根本原因主要来自两个方面:①盆式绝缘子制造过程中,制造厂没有严格执行绝缘件材料(环氧树脂、固化剂、三氧化二铝)的理论配方,或绝缘件材料中存在微量杂质,影响了盆式绝缘子的整体质量;②盆式绝缘子抗机械老化能力不足,在持续机械应力作用下,产生细微裂纹等缺陷,在高强电场的进一步作用下,不断劣化最终形成故障。最后,笔者对新出厂HGIS设备提出了质量管控措施,对在运同厂家、同批次HGIS设备提出了故障预防措施。     

1100kV气体绝缘开关设备用盆式绝缘子中心嵌件结构设计EI北大核心CSCD

为改善1 100 k V GIS用盆式绝缘子的机械性能,在现有盆式绝缘子中心嵌件结构(结构A)的基础上,重新设计了B、C 2种结构,对其进行了界面力学仿真和水压试验;并仿真计算、分析了其绝缘性能。结果表明,B、C 2种结构均能显著提高盆式绝缘子水压破坏强度值、减小分散性。但结构C的绝缘裕度较低,个别三交区位置的电场强度已经超出了许用值。因此,综合考虑机械和电气性能,宜优先采用结构B的盆式绝缘子。     

1100kV气体绝缘开关设备用盆式绝缘子中心嵌件结构设计

为改善1 100 k V GIS用盆式绝缘子的机械性能,在现有盆式绝缘子中心嵌件结构(结构A)的基础上,重新设计了B、C 2种结构,对其进行了界面力学仿真和水压试验;并仿真计算、分析了其绝缘性能。结果表明,B、C 2种结构均能显著提高盆式绝缘子水压破坏强度值、减小分散性。但结构C的绝缘裕度较低,个别三交区位置的电场强度已经超出了许用值。因此,综合考虑机械和电气性能,宜优先采用结构B的盆式绝缘子。     

特高压盆式绝缘子水压试验中应力应变分布的仿真计算与光纤测量

特高压盆式绝缘子是气体绝缘开关设备的关键部件,绝缘子的应力集中可能会导致盆式绝缘子内部产生微裂,引发放电事故并对盆式绝缘子产生更严重的破坏。为了分析特高压盆式绝缘子在受到外力作用下应力应变分布情况,采用有限元软件ANSYS对盆式绝缘子在水压试验中应力应变的分布情况进行仿真计算,基于计算结果,将布拉格光栅光纤布置于盆式绝缘子表面,测量盆式绝缘子在水压破坏试验中不同位置应变大小并与仿真计算结果相比较。结果表明,盆式绝缘子在水压试验中应力最大的位置位于靠近法兰曲率半径较小的盆面处,该位置也是盆式绝缘子破坏时的破坏起始位置。仿真计算所得盆式绝缘子的应力应变与实际测量结果一致性较好,是一种对盆式绝缘子应力分析研究的有效可靠方法。     

252 kV三相共箱盆式绝缘子应力测试与分析

通过水压试验和仿真分析,研究了252 kV三相共箱盆式绝缘子的机械特性,得到了三相共箱盆式绝缘子的应力分布及薄弱位置。在水压试验中实时测量了盆式绝缘子的应变,得到了绝缘子的应力分布和变化;对绝缘子水压过程进行了仿真分析,仿真结果与试验结果一致。研究结果表明:三相共箱盆式绝缘子破坏压力值为2.6 MPa,对应的最大破坏应力为78.28 MPa;水压破坏呈脆性破坏;绝缘子的薄弱位置是弧面曲率变化最大处。     

GIS/GCB用三相盆式绝缘子水压强度的影响因素分析

笔者通过试验并分析了三相不通孔盆式绝缘子水压试验过程中的应力变化,结合盆式绝缘子的生产工艺,确定了浇注件内应力特别是金属嵌件周围内应力大是造成水压破坏的根本原因,而填料品质及嵌件周围导电橡胶质量则是决定内应力大小的主要材料因素,控制导电橡胶、填料的技术指标,避免嵌件与浇注体粘接不良,防止填料在浇注料中沉降,优化固化工艺,注意过程设备及工装质量等是降低内应力、保证生产过程盆子水压强度稳定的有效措施。     

大型环氧树脂浇注件生产线简介

<正> 环氧树脂盆式绝缘子,具有电气性能好,机械强度高的特点,是SF_6全封闭电器中需要量较大的一种另件。为了满足生产SF_6全封闭组合电器的需要,我厂新近改建了一条大型环氧树脂浇注生产线。这条生产线由真空系统、浇注系统、安全通风系统、烘炉及运输小车等主要设施组成。生产场地采用半封闭式结     

盆式绝缘子等环氧树脂浇注件机械强度试验方法

<正> 我厂与日本三菱公司合作生产,引进了具有国际先进水平的SF_6系列高压电器制造技术。为了配合这些电器中环氧浇注件的生产和为产品质量的提高提供依据,我们进行了盆式绝缘子等环氧浇注件实物的机械强度试验方法的研究。 环氧浇注件是新型高压电器中的关键绝缘件,在这一领域内我国的研究工作尚处于初期阶段。对环氧浇注材料性能的探讨和介绍都很少,更谈不上对环氧浇注零件实物的     

带金属法兰的110kV盆式绝缘子局部放电特性研究

在对大量的盆式绝缘子电气性能测试过程中,发现带有金属法兰的盆式绝缘子在正常测试条件下,局部放电测试存在不稳定的现象。文中通过三维有限元仿真分析同时结合验证性试验,从理论和实验上确认了该现象发生的根本原因在于外围金属法兰与环氧树脂浇注材料间的气隙宽度偏低,最终导致气隙发生局部放电。同时仿真结果表明:气隙宽度和环氧浇注材料的介电常数对气隙电场有较大影响,气隙宽度越小,相应气隙电场越大;介电常数越大,相应气隙电场越大。针对查找出的问题点,提出通过改变填料的比例份数来调节环氧树脂浇注材料的介电常数和气隙宽度,达到了优化气隙电场的目的,提高了产品的合格率。     

252kV GIS盆式绝缘子金属法兰开孔的电场分析及优化设计

为检测GIS内局部放电特高频信号,需在盆式绝缘子金属法兰开孔处设置局部放电传感器,而金属法兰开孔会对盆式绝缘子表面及开孔处电场强度产生一定影响。笔者应用有限元分析软件ANSYS对三相分箱式252 kV GIS中盆式绝缘子电场强度进行了仿真计算,研究金属法兰开孔尺寸大小和结构对盆式绝缘子表面和浇注孔表面电场强度的影响。仿真结果表明,浇注孔结构对盆式绝缘子表面电场强度影响显著,金属法兰开孔大小对盆式绝缘子表面电场强度影响较小,经过优化后的小尺寸浇注孔绝缘子表面电场强度最大值比无浇注孔时高出3.21%,达到了预期目标。     

发电机断路器绝缘子用高性能环氧树脂材料国产化研究

为了探讨以国产环氧树脂代替进口环氧树脂生产发电机断路器绝缘子的可行性,对比研究了国产环氧树脂及进口环氧树脂浇注材料的力学性能、电气性能、玻璃化转变温度(T_g),测试国产环氧树脂浇注绝缘子的电气性能、热性能、耐水压性能。结果表明:国产环氧树脂浇注材料的拉伸强度为80.15 MPa,弯曲强度为124.41 MPa,冲击强度为16.79 kJ/m~2,可替代进口高性能环氧树脂。     

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。     

运行中复合绝缘子机械性能的研究

针对因复合绝缘子故障引起电网故障越来越多的问题,介绍选取不同端部结构的运行复合绝缘子,进行额定机械负荷耐受和机械破坏负荷试验,试验结果表明,内锲式复合绝缘子经过多年运行后仍有较大的机械强度;外锲式复合绝缘子随运行年限的增加机械强度下降较快;压接式复合绝缘子受生产过程的影响以及运行时间的影响,机械破坏负荷值分散性较大。     

550 kV GIS盆式绝缘子小型化设计（三）——缩比结构验证

为制造经小型化设计的550 kV盆式绝缘子并验证其电气性能,采用3D打印结合环氧树脂浇注工艺制备了1:10缩比绝缘子。首先,将氧化铝填料与光敏树脂复合作为低相对介电常数（3.98～4.20）3D打印浆料,根据光固化与流变特性确定填料含量及打印参数后,利用立体光固化3D打印机制备低介电常数的绝缘子主体。随后,将二氧化钛填料与环氧树脂复合作为高相对介电常数（11.32～14.58）真空浇注浆料,浇注至3D打印绝缘子预留的高介电常数区域内,加热固化完成缩比绝缘子的制造。0.2 MPa下SF6氛围中的工频耐压实验结果表明,优化后的绝缘结构具有更优的绝缘强度。相同绝缘距离下,几何形状优化绝缘子闪络电压较常规绝缘子提高13.6%,几何形状/介电分布联合优化的绝缘子提高13.8%;绝缘距离减少15%后,联合优化绝缘子耐电强度与常规绝缘子相当;当法兰侧“楔形”气隙内存在金属丝时,相同绝缘距离下,仅进行形状优化的绝缘子耐电强度提升幅度降低至6.7%,而联合优化绝缘子由于在法兰侧形成低电场区域,闪络电压仍可提高13.1%。结果表明,几何形状/介电分布联合优化绝缘子具有显著的绝缘优势。     

1100kV盆式绝缘子界面处理工艺及质量管控措施

1 100 k V盆式绝缘子是特高压GIS的关键部件,然而国内在设计、制造方面仍落后于国际领先水平,加快实现1 100 k V盆式绝缘子的国产化意义重大。在1 100 k V盆式绝缘子的研发过程中,机械强度偏低成为制约国产化应用的瓶颈,尝试了两种先进的界面处理工艺,结果表明采用导电橡胶工艺大幅提升了水压破坏值及其一致性,并通过了型式试验的考核。在产品批量化生产初期,产品合格率较低,存在较严重的外观质量缺陷,对此进行分析并制定了一系列切实可行的质量管控措施,成效显著,盆式绝缘子以高质量出厂并成功应用于"皖电东送"特高压输电工程。     

126kV GIS盘式绝缘子金属法兰开孔的电场仿真分析

GIS中盘式绝缘子的电气性能是设计者关注的重点,盘式绝缘子在制造的过程中,由于浇注工艺的原因会在金属法兰处留有一椭圆切面的浇注孔,内部填充环氧树脂,在环氧树脂和金属法兰交界处会产生一定的电场畸变。主要研究金属法兰开孔尺寸大小和结构对盆式绝缘子表面和浇注孔表面电场强度的影响。研究表明:大尺寸浇注孔表面的场强最大值为0.85 k V/mm,要高于小尺寸浇注孔表面电场强度最大值0.38 kV/mm。说明开孔越小,浇注孔表面电场强度最大值越小,在满足测量要求情况下,开孔越小越好。     

振动法评估盆式绝缘子机械状态的分析

为了探讨振动法评估GIS盆式绝缘子机械状态的研究方法,以GIS盆式绝缘子为研究对象,利用ANSYS软件的有限元分析功能,建立了GIS盆式绝缘子的有限元模型,记录了GIS盆式绝缘子有限元模型在受到不同程度的损坏时的固有频率,并且对数据进行了分析,最后的研究结果表明,当盆式绝缘子中出现贯穿性的裂纹时,其固有频率具有明显的下降,为振动法估测盆式绝缘子机械状态提供了指导意义。