直流电压下SF6气体的沿面局部放电特性

以SF6气体为绝缘介质的直流气体绝缘输电线路(gas insulated transmission lines,GIL)内部存在沿面缺陷,而局部放电信号蕴含了丰富的绝缘信息,因此针对直流电压下SF6气体沿面局部放电特性研究具有重要意义。为此以沿面模型作为试验模型,搭建直流高压试验平台,利用脉冲电流法对直流电场下SF6气体沿面放电过程中放电信号进行了统计,分析并提取沿面放电统计特征图谱的多个典型特征参数,研究局部放电起始特性与放电发展特性。研究表明:压强在0.1~0.6 MPa范围内,起始放电电压(partial discharge inception voltage,PDIV)具有极性效应,负极性PDIV更低,PDIV随着气压的增大而提高,PDIV对气压的敏感度随气压的升高而降低,放电稳定性随着气压的升高先降低后提高;当压强相同时,随着外施电压的提高,促进沿面放电发展,平均放电量和最大放电量不断增大,放电重复频率先升高后降低。根据放电特性的不同,将沿面放电过程分为4个阶段:初始电子主导放电阶段、电子崩主导放电阶段、流注发展阶段和临界击穿阶段;当外施场强一定时,提高压强会明显地抑制沿面放电发展,且抑制效果随着压强的提高而略有减弱。

GIS温度场分布特性及影响因素的有限元仿真研究

气体绝缘开关(GIS)装置在运行过程中,电流流过高压导体时会导致设备发热,进而影响设备的可靠运行。综合考虑了涡流损耗、集肤效应、邻近效应、SF_6气体对流传热等因素,对GIS温度场的分布特性进行仿真研究,得出GIS隔离开关、导杆、盆式绝缘子等部件的温度分布规律,分析了材料、外部气体温度、风速和太阳辐射等4种因素对GIS温度分布的影响规律。结果表明:在GIS的横截面上,温度由内到外逐渐降低;从散热的角度考虑,铜芯铝壳是GIS的最佳结构形式;外界空气温度对GIS温升的影响不明显;风速增大会导致GIS的温升降低;太阳辐射能有效提升GIS的温升效果。

基于可听声波的GIS击穿点定位方法

为提高气体绝缘组合开关(GIS)击穿点定位的效率和有效性,基于空间可听声波提出了一种实施简单、定位准确的GIS击穿点二维定位方法。通过分析GIS击穿可听声波的特点,提出了确定声波信号到达不同传感器时延的峰值-阈值法。采用3个声波传感器的一形布置方式,结合空间算法搭建了无接触式的GIS击穿点数字化定位系统,并应用于330kV GIS现场试验。研究结果表明,GIS内部发生击穿时会向外辐射可听声波,声波的时域波形具有明显的高幅值脉冲,频域波形主要分布在2～8kHz,明显区别于背景噪声并为GIS击穿点的定位提供可用信息。330kV GIS的应用结果表明,定位系统的定位误差小于5%,与超声波、特高频等接触式定位方法相比降低了GIS击穿点定位的难度和成本,为GIS击穿点的现场定位提供了一种新的思路。GIS击穿点的定位结果受到声波传播衰减、传感器系统位置和遮挡物的影响,实际应用中需合理布置定位系统以提高定位结果的有效性和准确性。

直流电压作用下极不均匀电场中SF_6/N_2混合气体局部放电起始特性研究

为了解决直流气体绝缘输电线路(GIL)中绝缘气体SF_6高温室效应、价格昂贵等问题,采用SF_6与N_2混合绝缘的解决方案。针对直流GIL中极不均匀电场的情形,搭建直流高压试验平台,研究了SF_6/N_2混合气体在不同SF_6体积分数、不同电压极性和不同气压条件下的局部放电起始特性。结果表明:气压为0.3 MPa电场畸变特别严重时,SF_6/N_2混合气体的起始放电电压(U_0)会高于纯SF_6气体的起始放电电压,且电场畸变越严重,混合气体U_0高于纯SF_6气体所需的SF_6含量越低;曲率半径(r)为20、50μm的尖端气体相对绝缘强度(k)随SF_6含量变化的趋势一致,呈现双峰形状,r为100、120和160μm的尖端k随SF_6变化呈现单峰形状,且负极性电压下的k高于正极性电压下的k;r为20μm的尖端在SF_6浓度为20%时,0.1～0.3 MPa气压范围内混合气体U_0高于纯SF_6气体,气压为0.4 MPa时,混合气体U_0为纯SF_6气体的95%,已基本达到纯SF_6气体的绝缘强度。

气体绝缘组合电器中电压互感器振动特性研究

GIS具有优良的性能,被广泛应用于电力系统,在实际运行当中除了放电性故障所引起的事故外,也存在大量由机械故障所引起的事故,现行的检测手段多针对放电性故障,对机械性故障的检测与诊断较少。电压互感器(PT)是GIS设备中易于产生机械振动的设备,文中利用自行研制的GIS振动测试系统(GVTS),对某110 kV变电站GIS的PT处进行了检测,并对测量结果进行了对比分析。结果表明,PT自身振动要强于其与相邻设备的连接处,PT中部振动最为强烈。文中的研究结果为现场检测GIS振动情况,对机械性故障的排查诊断提供了技术支持。

稍不均匀场中负极性振荡型操作冲击电压下的变压器油击穿特性

操作冲击电压对电力变压器的侵袭频率高于雷电冲击电压。目前针对振荡型操作冲击电压和标准操作冲击电压下变压器油击穿特性研究较少,振荡波形更符合工况实际波形。为此采用3、6、12 kHz 3种频率的负极性振荡操作冲击电压(OSI)和标准操作冲击电压(SI),以间距2.5 mm的板-板电极构成稍不均匀电场模型,研究该电场下变压器油在操作冲击电压下的击穿特性,记录了这3种频率的振荡操作冲击电压和标准操作冲击电压的击穿波形,统计并分析了不同冲击电压下的伏秒特性以及击穿电压概率分布。结果表明:标准操作冲击电压的击穿点集中分布在波形幅值处,少量分布在波尾;振荡操作冲击电压的击穿点分布在各振荡波峰附近,且大部分集中在第1个波峰处;对比10%、50%和90%的击穿概率电压,振荡操作冲击电压高于标准操作冲击电压;对比伏秒特性曲线,振荡操作冲击电压高于标准操作冲击电压,且当振荡频率上升,伏秒特性曲线的电压水平上移;振荡操作冲击电压的Weibull分布曲线更为平缓,随着振荡频率上升,覆盖电压范围更广,在高压区域呈"分散"现象。