针对固体绝缘表面状态引起的沿面闪络放电问题,综述了固体表面物化特征因素及表面缺陷对沿面闪络过程影响的研究进展。研究发现,固体绝缘沿面闪络放电特性与其表面物化特征存在关联关系,主要受表面微观形貌、表面能态、表面陷阱分布密度及表面粗糙度等因素的影响,并认为闪络现象本质上是高电场下气固界面电荷的输运行为,而且由于固体绝缘表面的...
直流气体绝缘线路（gas insulated line,GIL）绝缘子表面附着金属颗粒会显著降低绝缘子表面的闪络电压,是GIL设备内一种常见的故障。为研究直流GIL绝缘子表面附着金属颗粒所引发局部放电的发展过程并进行严重程度判断,建立了一套220 kV GIL设备局部放电测试平台,在逐步升压时利用紫外观测仪观察了绝缘子表面局部放电的整个发展过程,对不同发展阶...
盆式绝缘子是GIS最薄弱的绝缘环节。文中统计了GIS故障缺陷类型,对GIS故障发生率进行了计算。针对盆式绝缘子沿面闪络特性影响因素进行了系统分析,包括金属颗粒、绝缘子表面缺陷、表面电荷等。探讨了金属颗粒荷电和受力情况、运动特性及其抑制措施。对盆式绝缘子表面缺陷类型、演化过程及其检测方法进行了探索。直流电压下,GIS盆式绝缘子表面极...
绝缘子闪络是气体绝缘金属封闭开关的主要故障形式之一,提高绝缘子绝缘耐受水平可有效降低系统故障率。研究表明,洁净条件下的绝缘子闪络主要取决于绝缘子的沿面电场分布,而绝缘子及其屏蔽电极的形状均能够有效调节其沿面电场分布。文中设计并浇注了环氧支柱绝缘子样件,通过改变绝缘子形状、内屏蔽和外屏蔽电极的结构来调控其沿面电场分布;利用...
环氧树脂材料因其在电、力、热等方面的优良性能被广泛应用于高压输电设备中。然而在直流高压条件下,环氧树脂绝缘材料表面易积聚电荷,使附近电场畸变造成沿面闪络。文中采用涂覆技术,分别将微米SiO2/EP、纳米SiO2/EP和纳米TiO2/EP涂层涂覆在环氧树脂基体表面,分别在0.1 MPa下的空气和SF6中进行了直流闪络试验,并在0.1 MPa下SF6中进行了预置电压...
文中对电极间距为5 mm的指形电极下SF6/CF4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SF6/CF4混合气体中SF6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SF6混合比一定时,在0.1-0.4 MPa气压范围内,绝缘...
气体绝缘金属封闭开关（GIS）在电力系统中应用广泛,其中盆式绝缘子长期在电热应力作用下不断发生老化降解,严重情况下可能会引发重大事故。盆式绝缘子的老化降解实际上是化学反应过程,因此研究盆式绝缘子的热分解过程具有重要意义。文中基于热分析动力学原理,采用热失重法分析了盆式绝缘子在5种不同升温速率下的热分解过程,采用Flynn-Wall-Ozaw...
盆式绝缘子综合性能的提高通常难以兼顾,文中基于分子动力学模拟,通过纳米掺杂辅助设计出符合要求的复合材料,进而提高其热学和力学性能。首先,通过分子模拟软件建立环氧树脂及掺杂了3种碳纳米管（未封端、半封端、全封端）的环氧树脂复合材料模型,将其导入到LAMMPS进行计算。其次,基于Reax FF对其做密度优化,得到符合实际的合理空间结构。然后,...
CF3I和c-C4F8作为目前研究最多的SF6替代气体,需要与缓冲气体混合以降低液化温度。为了评估使用空气作为SF6替代气体缓冲气体的可能性,通过求解两项近似的Boltzmann方程,计算了CF3I/空气、c-C4F8/空气混合气体的电子崩参数。首先,分别计算了CF3I/空气、c-C4F8/空气混合气体的约化电离系数、约化附着系数、约化有效电离系数、约化临界场强,以及表...
GIS局部放电特高频UHF在线检测得到了广泛的实际应用,但对GIS绝缘子的闪络故障还缺少有效的预警能力,由此引起了对UHF检测方法灵敏度的极大关注。文中对一个实际GIS支撑绝缘子的实际局部放电进行了实验研究,结果表明,局部放电UHF检测方法确实存在灵敏度的死角。该支撑绝缘子的局部放电的脉冲电流陡度在很大的范围内变化,所产生的电磁波的频带也...
由于盘式绝缘子的环氧部分为脆性材料,环氧与金属法兰之间不能直接贴合固定,因此在计算盘式绝缘子机械强度时,准确地描述固定约束边界条件非常关键。文中针对同一盘式绝缘子结构,选取不同固定约束边界条件下的计算结果进行了分析和对比,并与水压试验实测值进行了校对,得出不同固定约束边界条件对盘式绝缘子计算结果的影响偏差大小,给出了适用于...
随着电气设备状态检修工作的开展,带电检测技术在输变电设备状态检测中发挥了越来越重要的作用。文中介绍了利用带电检测技术发现的一起GIS柱式绝缘子内部气隙放电缺陷的定位与分析过程,首先利用特高频法局部放电检测技术,结合谱图特征对放电类型进行了确认;随后利用高速示波器各通道信号到达的时延同时结合设备内部结构,对缺陷位置进行了精确定...
分子模拟技术因能够揭示聚合物材料宏观性能与微观结构之间的关联,故被广泛应用于聚合物材料的性能研究。然而在分子模拟研究中,关于分子数对交联环氧树脂体系特性影响的研究却少有涉及。体系中分子数目的合理选择对交联分子模型的合理、准确构建均有一定的影响,从而会影响环氧树脂体系的特性。为此从分子模拟角度出发,基于COMPASS分子力场,采用...
严格的绝缘件检测对于保证GIS（或GIL）设备的制造质量具有非常重要意义。GIS的绝缘件缺陷有可能表现为微小的和偶发的局部放电,采用常规的局部放电检测方法很容易被忽略。文中提出了GIS绝缘件局部放电脉冲电流互参考试验测量方法,采用多个绝缘件并联试验,同步测量每个绝缘件地线上的局部放电脉冲电流,根据各个绝缘件脉冲电流的幅值关系识别和区...
特高压直流穿墙套管对接结构处生成的SF6分解固体产物有可能会附着在绝缘材料表面。探究SF6分解固体产物对于直流沿面闪络电压影响对于特高压直流穿墙套管内部绝缘状况的评估具有重要意义。文中测量了SF6分解固体产物的电气参数,并且和环氧浸渍纸复合绝缘材料的电气参数进行比较。比较结果表明两者之间电气参数存在较大差距,SF6分解固体产物的确...
气体绝缘刚性输电线路（GIL）,具有结构紧凑、安全可靠、输送容量大、电容电流小、无电磁干扰等优点。GIL中的绝缘子在结构中起着支撑带电导体的作用,其性能和可靠性直接决定了整个GIL产品的技术水平和长期运行可靠性。文中对影响环氧树脂复合绝缘子绝缘性能的因素进行分析,包括绝缘子根部圆角半径、绝缘子支柱倾角、绝缘子低压端嵌件直径、绝缘...
研究SF6组合电器局部放电检测与精确定位方法对提高设备检修效率具有重要意义。文中针对某些特殊情况下GIS局部放电的精确定位难题,首先研制了宽频带UHF（0.7-4 GHz）等角螺旋天线新型传感器,提出了基于多次加权平均的局部放电波形综合处理与时延定位算法,并建立了基于X光激励的局部放电缺陷辅助确认方法。以220 kV某站2号变高GIS间隔局部放电缺...
三支柱绝缘子是GIL的核心部件,在GIL中大量应用,设计具有高性能、高可靠性的三支柱绝缘子结构是研制550 kV超高压GIL产品的基础。文中参照GIS设计经验,总结了三支柱绝缘子绝缘强度和机械强度设计的基本原则,并基于此设计了一种三支柱绝缘子结构,然后利用有限元分析方法,对其绝缘性能和机械性能进行了理论分析和仿真计算,并通过试验进行验证。结...
直流气体绝缘金属封闭输电线路（gas-insulated metal-enclosed transmission line,GIL）盆式绝缘子的稳态电场按介质电导率分布,在长期直流电压作用下,绝缘子表面会积聚电荷,引起局部电场畸变,威胁设备的安全运行。因此有必要对直流盆式绝缘子表面电荷积聚现象进行研究,掌握准确的电荷测量技术、电荷反演计算方法和绝缘子表面电荷积聚特性,为提...
为了满足大容量长距离输电的要求,近年来,中国加快特高压直流输电工程的建设,对气体绝缘金属封闭输电线路（gas-insulated metal-enclosed transmission lines,GIL）的需求日益迫切。限制直流GIL实际投运的关键壁垒之一是绝缘子表面积聚的电荷会增加沿面闪络电压降低的概率,故研究特高压直流GIL盆式绝缘子表面电荷分布特性存在必要性。因此,基于...
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...
气体绝缘金属封闭开关设备（gas insulated switchgear,GIS）是电力系统中的重要设备,盆式绝缘子作为GIS设备核心绝缘组件,对于GIS设备的安全稳定运行至关重要。盆式绝缘子故障是导致GIS无法正常运行的主要原因,文中设计了气隙缺陷、嵌件毛刺缺陷、单金属颗粒缺陷以及金属颗粒群缺陷四种典型放电缺陷类型,利用有限元静电场数值计算方法建立了252...
研究直流电压下环氧树脂复合材料的电荷输运特性对推进直流气体绝缘金属封闭输电线路的发展至为重要。文中基于双极性载流子输运模型,通过对0、30、60、105℃下环氧树脂内部的空间电荷分布规律进行数值计算研究,获得了温度对环氧树脂材料内部空间电荷输运特性的影响规律,以及不同温度下环氧树脂复合材料内电场强度分布规律。结果表明：在0℃和30...
文中通过实验手段研究SF6/CF4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、SF6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SF6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...
为得到特高压交流氧化锌避雷器电位分布情况,采用有限元数值计算方法,建立三维模型,对1 000 kV交流氧化锌避雷器的电场进行仿真计算,得到避雷器的电位分布及氧化锌电阻片的容性电流值。应用光纤—电流法进行带电试验,测量了氧化锌电阻片的容性电流,经计算结果与测量结果对比验证了仿真模型的准确性。文中从氧化锌电阻片相对介电常数大小和均压环...
文中进行了蒙东扎鲁特—青州±800 kV/10 000 MW特高压直流输电工程换流站传导电磁干扰特性的定量分析。依据现有直流工程设计方法及该项工程特点,给出了两端换流站一次设备的主要参数,给出了换流阀、换流变压器、平波电抗器和交直流滤波器的宽频等效电路。以此为基础,建立了直流换流站整体的宽频等效模型,分析了阀塔电压和电流的电磁干扰特性,研...
在特高压直流输电工程中,为了防止出现交流母线电压过高继而威胁直流系统稳定运行的情况发生,系统在无功功率控制中配置了交流过电压控制功能。为了解交流过电压控制功能动作特性,该文对特高压直流工程中实际配备的交流过电压控制软件逻辑以及动作策略进行了分析研究,并结合RTDS仿真系统对该工程典型运行工况下的交流过电压情形进行了仿真计算,...
研究±800 kV双12脉动特高压直流输电工程避雷器布置方案,基于巴西美丽山工程提出±800 kV单12脉动特高压直流输电工程的避雷器布置方案。进一步研究整流站换流阀过电压、阀避雷器承受的能量和电流,选取交流相间操作冲击、6脉动换流器闭锁和Y/Y换流变阀侧绕组单相接地3种典型故障仿真计算,给出了整流站换流阀最大过电压,阀避雷器的最大能量和最大...
文中以特高压直流输电线路保护为对象,分析了国内外实际工程应用中继电保护技术和原理存在的问题。行波保护作为现有特高压直流线路的主保护优势明显,但存在耐过渡电阻能力有限、对采样频率要求高等问题。微分欠压保护作为行波保护的冗余保护,缺点类似行波保护,同时缺乏整定依据等。低电压保护在耐过渡电阻能力方面较强,但其选择性较差,动作速度...
随着直流输电电压等级越来越高,换流阀厅内设备越来越密集,尤其是±1 100 kV电压等级阀厅,对阀厅内金具的绝缘要求更加严苛。通过有限元数值计算,可以得到阀厅内金具表面电场,判断金具是否满足绝缘设计。阀厅内部交直流混杂,针对阀厅金具,分别采用静电场与瞬态电场进行计算,计算结果表明,阀厅金具可以通过直流电压下的电场计算对瞬态结果进行预估...
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