550kV气体绝缘母线大电流工况下温升特性分析

探究气体绝缘母线在超高压大电流工况下的温升特性对设备的正常运行以及监测维护意义重大。然而,在长期大电流负荷运行下,因接触异常等原因导致母线在较小封闭空间内产生大量热量,极易造成局部过热严重威胁设备安全运行。针对这一问题,本文以550kV气体绝缘母线为研究对象,构建了考虑接触电阻的3维电磁-温度-流体多场耦合模型,计算其在1.1倍额定电流(8800A)、气压0.3MPa条件下的母线温度分布,并搭建了大电流温升试验平台进行验证,试验测量结果与仿真结果吻合度高。基于验证后的可靠模型,进一步探究了通流水平、SF_(6)气压及接触状态对母线温度分布的影响规律。结果表明:母线最高温度位于盆子凹面处电接触部位顶部(约为54℃),该端触头上方SF_(6)温度比导杆上方高近15℃,凹面处触头径向温度梯度明显低于凸面处触头径向温度梯度;在非等温自然对流的情况下,母线温度整体呈径向上高下低、轴向端部高中间低的规律分布;母线温度随通流水平提高呈非线性上升、随SF_(6)气压增大呈近似线性下降,可在一定范围内提高设备绝缘气体压强以降低设备运行温度;异常电接触处温度随阻值增大近似线性增加,而电接触异常往往是母线过热的主要风险点。研究结果可为超高压大电流气体绝缘设备产品设计及状态监测提供参考。

适用于声源定位的气体绝缘输电线路超声导波传播特性研究

基于到达时间差(TDOA)的声源定位方法是当前气体绝缘输电线路(GIL)故障定位的主要方式,声波在GIL结构上的传输特性深刻影响着定位结果的准确性。为进一步提升故障定位精度,该文提出了考虑导波频散与多模态特性的GIL壳体声传输分析模型,以典型220 kV GIL管段为研究对象,建立声波传输有限元模型,研究了导波特性对故障定位的影响,确定了适用于故障定位的超声导波模态以及GIL非直管结构对该模态导波的衰减与时延量,通过现场定位试验验证了分析模型的可行性,为GIL声源故障定位系统的传感器配置与定位阈值设置提供了计算依据。结果表明,在20~60 kHz频带内,F(1,1)模态导波具有能量高、波形形状稳定、抗干扰能力强等特点,使用该模态导波进行故障定位精度较高。GIL非直管结构会对F(1,1)模态导波造成较大的幅值衰减与一定程度的时延,在故障定位中考虑非直管结构衰减与时延影响可以使定位误差降低60%以上。

基于粒子群优化深度置信网络的气体绝缘金属封闭开关设备局部放电模式识别

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)局部放电模式识别是其绝缘缺陷诊断和状态评估的重要部分,为实现放电类型的准确识别,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)深度置信网络(deep belief network,DBN)的局部放电模式识别方法。该方法通过PSO算法对DBN网络的权值参数进行优化,提高网络对局部放电特征的学习能力。首先,选取现场多平台的4种GIS局部放电类型监测数据组成样本集,用于对所提方法进行分析;其次,用改进的PSO算法结合样本数据确定DBN网络的初始最优权值参数,建立初始DBN网络;然后,利用训练样本对初始DBN网络进行训练,得到局部放电识别模型。最后,基于渤海油田岸电海上动力平台GIS的局部放电数据,采用多种不同局部放电识别模型对数据样本进行算例分析,结果表明:所提的PSO-DBN模型可有效识别GIS设备局部放电类型,相较于传统的DBN网络、多层前馈神经网络(back propagation,BP)、支持向量机(support vector machine,SVM)和卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)具有更高的准确识别率。

气体绝缘金属开关设备(GIS)扩建停电研究

对气体绝缘金属开关设备(GIS)扩建过程中的停电原因进行分析并提出可以避免停电问题的方案,对于GIS设备的选用及规划设计有着重要的指导意义。本文通过单母线、双母线、一台半断路器接线方式,分别分析了扩建过程中的停电范围。对于预留隔离开关的扩建方式,可通过增加隔离气室的方式避免设备扩建过程中的停电问题,同时可通过采用双断口隔离开关或同频同相耐压试验技术,避免耐压试验过程中停电问题。对于端部扩建方式,可首先建设扩建间隔,完成安装并对扩建部分进行耐压试验后,再进行母线对接,减少停电时间。

气体绝缘金属封闭开关设备回路电阻试验分析

准确测量设备回路电阻,可以有效判断设备导电回路是否存在接触面氧化、接触不良缺陷,避免因回路电阻超标导致设备发热。综述了设备回路电阻测试方法和测试误区,分析了测试接线对测量结果的影响,提出了采用外扩导流法准确测量GIS设备回路电阻的方法,并结合现场测试发现的一起地刀合闸不到位故障,验证了测试方法的准确性,为测量设备回路电阻提供了指导。

气体绝缘开关设备充气箱激光封焊工艺研究

气体绝缘开关设备作为电网中重要部件之一,对其制造的精度和气密性要求极高。目前主要采用手工氩弧焊和人工组装的方式对气体绝缘开关设备充气箱进行焊接,存在焊接变形大、气密性较差等问题,难以保证充气箱的焊接质量。针对上述难点,开发了用于气体绝缘开关设备充气箱激光焊接的自动工装夹具和激光焊接工艺。通过试验验证,开发的自动工装夹具可确保充气箱焊接质量和变形可控;相较于TIG工艺,激光焊接可减小充气箱的焊接变形量,且焊缝质量优异,稳定可靠;采用试验设计法进行工艺优化,激光气密性封焊的最佳工艺参数为激光功率1800 W,焊接速度20 cm/min,保护气为N_(2),保护气流量15 L/min~18 L/min。最后通过氦质谱检漏发现充气箱无漏气情况,密封性良好。

上海轨道交通9号线35 kV GIS(气体绝缘金属封闭式组合电器)微水测试研究

[目的]随着城市轨道交通线网规模的扩大,对供电设备的质量、寿命等的要求越来越高。35 kV GIS(气体绝缘金属封闭式组合电器)是供电设备中的关键部件,研究影响其微水含量变化的因素对消除电气设备安全隐患、提高电气设备质量具有重要作用。[方法]分析了35 kV GIS设备微水来源及其危害性,介绍了微水测试方法和测试流程。基于上海轨道交通9号线35 kV GIS微水测试数据,分析了GIS设备气室微水含量的变化率以及温湿度对GIS微水含量的影响。[结果及结论]不同品牌GIS微水含量差异较大。湿度变化会对GIS微水含量产生显著的正向影响,温度变化并不会对GIS微水含量产生影响,温湿度对不同品牌GIS微水含量影响差异较大。因此应制定具有针对性的GIS微水含量测试计划,并采用实时在线监测装置,不断优化测试流程,达到精益化检修的目的。

气体绝缘开关设备运行特征提取与故障诊断技术研究

通过对试验系统实际录波数据的研究分析,按照不同原因类型分别对故障发生的外部气象因素以及内部因素两个方面进行深入挖掘。在外部因素方面,关注了天气、季节和时间的关联性;而在内部因素方面,详细研究了故障相电流的直流含量、三次谐波含量、过零点畸变情况以及过渡电阻的性质,总结出这些因素的特征规律。利用分数指标对特征进行重要性评价以及排序。综合外部气象特征以及录波所得内部特征,使用对于小样本数据具有独持优势的支持向量机SVM建立故障特征与类别之间非线性对应关系,并利用粒子群算法对模型的参数进行优化,实现GIS设备运行状态的智能诊断。

基于红外图像识别的气体绝缘金属封闭开关在线测温

提出基于红外图像识别的气体绝缘金属封闭开关在线测温方法,利用红外扫描仪采集气体绝缘金属封闭开关的辐射能量,通过信号转换生成红外图像,并采用改进自适应非局部均值算法对红外图像进行增强处理和识别分析,进而确定气体绝缘金属封闭开关的表面温度。通过试验确认,采用所提出的测温方法,标准差不大于1 K,决定因数高于0.97,测温结果与实际温度贴合程度较高,所提出的测温方法具有较高的可行性与可靠性。

气体绝缘组合电器GIS预防性维护措施研究

GIS作为现代电力系统中的关键部分,承担着高压电力传输和分配的重要任务。由于其在电网中的中心地位,GIS的性能和可靠性直接影响整个电力系统的稳定运行。面对日益增长的电力需求和电网复杂化的挑战,GIS的有效维护变得尤为重要。因此,研究气体绝缘组合电器GIS的维护措施,可以显著降低意外故障和长期运维成本,确保电力系统的连续性和可靠性。本文针对气体绝缘组合电器GIS预防性维护措施展开研究,旨在为电力行业提供关于GIS维护的科学指导。

±550kV直流气体绝缘金属封闭开关设备长期带电试验研究

现有海上风电送出换流平台的直流侧均采用常规敞开式设备及电气连接布局,设备占用空间大。为了有效减小平台面积及质量,采用直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)替代原有敞开式设备。直流GIS绝缘件长期运行在单极性直流电压下,表面会产生电荷积聚,从而改变沿面电场分布,降低绝缘子沿面闪络电压。目前,暂无关于直流GIS的国际、国内标准,缺乏系统、全面的试验指导,开展长期带电试验考核可有效验证直流GIS的可靠性、稳定性。本文围绕长期带电试验方案及试验样机展开研究,基于多物理场耦合仿真结果,提出长期带电试验方案,并设计样机形态。

新型环保气体绝缘环网柜的设计

深入推动电网绿色低碳发展,环保气体绝缘环网柜是发展趋势。采用三工位隔离开关与真空断路器一体化,设计了一种12 kV新型环保气体绝缘环网柜。介绍了开关操作机构、主回路、气箱和生产流水线,进行了绝缘分析。这一新型环保气体绝缘环网柜的性能符合标准要求,满足市场应用需求,具有较高的推广应用前景。

气体绝缘封闭开关柜专利技术分析

由于SF6的全球变暖潜能是CO_(2)的23900倍,已经被确定为受限的温室气体,造成不容忽视的环境问题。随着近几年,为实现碳中和、碳达峰的减排目标,环保建设越来越提上日程,电气设备的环保型建设也变得尤为重要。本文主要利用HimmPat数据库的检索结果为分析样本,基于气体绝缘封闭开关柜全球专利申请概况,对全球专利的申请趋势、区域分布、重要申请人分布以及相关专利进行了统计分析。

空载变压器合闸引起气体绝缘金属封闭开关设备故障分析

气体绝缘金属封闭开关设备是变电站中的重要电气设备,在持续运行过程中承受过电压冲击。对空载变压器合闸产生的谐振过电压进行理论分析,并结合实例对空载变压器合闸引起气体绝缘金属封闭开关设备故障进行分析,进而提出解决方案。

气体绝缘设备局部放电下SF_(6)分解产物扩散特性研究

气体绝缘设备(GIS)局部放电产生的分解产物在气室内的扩散过程会影响其浓度分布,从而影响故障诊断的准确性。为了研究局部放电下SF_(6)分解产物扩散特性,建立了SF_(6)分解产物检测系统,得到了CO_(2)、CF_(4)和C_(2)F_(6)等分解产物随放电时间和缺陷位置的扩散规律。同时构建了气室三维传质模型,对比研究了分解产物在缺陷位置影响下的扩散特性。结果表明,放电缺陷位置会影响分解产物含量的空间分布。当有机绝缘材料参与放电时,CF_(4)含量随放电时间增长而增加,CF_(4)可以作为设备内部沿面放电的判断依据。C_(2)F_(6)含量随放电时间增长而增加,随扩散距离延长而减少,且产生量很大,C_(2)F_(6)可以作为设备内部局部放电的判断依据。

基于线圈电流和触点行波的SF_(6)气体绝缘开关设备中的故障检测与识别

为精确检测SF_(6)气体绝缘开关设备故障类型,提出基于线圈电流和触点行波的SF_(6)气体绝缘开关设备中的故障检测与识别方法。提取线圈电流不同阶段的时间与电流幅值,结合集线圈电流不同阶段的波形与时间轴围的面积或不同阶段的能量,将其作为线圈电流信号特征;采用形态小波去噪算法消除信号噪声信息,通过固有时间尺度分解方法提取触点行波信号特征。构建基于径向基函数神经网络的故障检测模型,试验结果显示,该方法可有效消除触点行波信号中的脉冲噪声与白噪声,获取准确的设备故障类别检测结果与故障原因识别结果。

一种新型SF_(6)气体绝缘高压隔离开关的研制

随着我国的电力系统规模的不断扩大,电力设备的安全性、可靠性和易维护性已成为电力系统建设与发展的重要指标。高压隔离开关是电力系统中重要的电气设备之一,且数量众多,安装调试及维护工作量大,故障率高。本文针对传统型空气绝缘隔离开关存在的主要问题,研制出了一种新型的252kV SF_(6)气体绝缘隔离开关,该设备采用SF_(6)气体为绝缘介质,采用全封闭结构形式。意图解决户外空气绝缘高压隔离开关长期以来多种易发故障问题。本文重点介绍了其结构特点、工作原理以及结构仿真计算、试验情况,以及通过与空气绝缘隔离开关的对比,阐述了新型高压隔离开关的技术优势和经济效益优势,并对其应用前景和未来隔离开关方向进行了预测。

12 kV/4000 A环保气体绝缘开关设备散热结构设计

由于环保气体绝缘开关设备是完全密封的,其散热工况极差,针对12 kV/4 000 A环保气体绝缘开关设备研发中的热传递与散热问题,开发了一种组装式断路器。对断路器的内部结构设计进行了优化,增大有效的散热面积,同时优化风道与风机布局来进一步扩大散热面积,强化外部热对流交换。试验结果表明,温升值完全控制在标准要求的范围内,开发的12 kV/4 000 A环保气体绝缘开关设备满足温升标准,确保了开关柜运行的可靠性。

智能型气体绝缘封闭式高压开关柜研究

为了研发生产更加高质量的智能化气体绝缘封闭式高压开关柜,本文从开关柜主要技术参数监测、主要元器件运行状态监测、开关柜智能控制等方面,对气体绝缘封闭式高压开关柜智能化的发展进行了研究探讨,给出了提高智能化的优化措施,不断提升高压开关柜安全、稳定、可靠、故障诊断、自动控制、故障预防、信息化等方面的性能。

XGN-40.5 kV气体绝缘金属封闭开关设备抗震性能研究

轨道交通供电系统在山地尤其高海拔地区建设条件相对恶劣,对供电系统设备的抗震性能的要求也不断提升。以XGN-40.5 kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)为研究对象,采用有限元分析软件,建立三维有限元计算模型,在自重载荷条件下对其进行静力分析、模态分析和地震作用下的反应谱分析。计算结果表明:该GIS开关设备具有较好的抗震性能,在0.5g地震激励下的抗震性能满足规范要求。