252kV GIS用SF6/N_(2)混合气体局放特性研究

为了研究工频电压下SF_(6)/N_(2)混合气体的局放特性及其在GIS中的工程应用前景,文中设计了尖端、气隙两种GIS局放缺陷模型并进行了电场仿真分析,搭建了252 kV GIS局放试验样机,在绝缘等效基础上分别进行了不同气体混合比(2∶8、3∶7、4∶6)、不同气压(0.4、0.5、0.6 MPa)条件下SF_(6)/N_(2)混合气体的局放试验。仿真及试验结果表明:SF_(6)/N_(2)混合气体的局放起始电压、熄灭电压、视在放电量均小于纯SF_(6),说明SF_(6)加入N_(2)可以降低其对电场畸变的敏感程度。通过对比SF_(6)/N_(2)混合气体和纯SF_(6)之间的局放图谱,发现SF_(6)/N_(2)混合气体与同等工频绝缘强度的纯SF_(6)局放水平相当,在不改变现有GIS结构和设计原则的前提下可以替代纯SF_(6)。

基于有限元分析的三相共箱GIS母线温度场分布

为深入研究三相共箱GIS母线损耗发热问题,利用间接耦合法在流场中计算温度,根据流体力学理论,运用有限元法建立了三相共箱GIS母线损耗发热的三维电磁场-流场-温度场计算模型,综合分析了流体流速、重力加速度、电导率温度效应、涡流损耗、对流散热与辐射散热等多种因素对母线温度的影响,研究了三相共箱GIS母线的热源和温度分布规律。结果表明,当母线水平放置时,母线温度呈上高下低、左右对称分布,SF6气体等温线呈现S型分布,母线套管中间导体温度最高,导体上部气体温度高于下部气体温度,并通过试验验证了仿真计算的准确性。

110kV XLPE绝缘电力电缆局部放电的探讨

建立了110 kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆皱纹铝护套松动时的放电模型,并利用时域有限元电场的方法分析了110 kV的电缆耐压试验时,在电压相位过零点时的放电现象。

基于有限元分析的断路器设计改进

通过分析40.5 k V断路器中电流互感器单元绝缘的设计特点,利用有限元分析方法计算了电流互感器单元的电场强度分布,提出了电流互感器单元局部绝缘结构缺陷和互感器空间限制、参数规格受限问题的解决方案,同时指出合理的绝缘结构设计不仅能有效地改善电场分布,提高设备性能,还可以节约成本,创造经济效益。

表面异物对252kV气体绝缘组合电器盆式绝缘子绝缘性能的影响

针对252kV气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子表面常见的五类异物(金属屑、毛发、纸屑、硅脂和沙粒)对其局部电场的影响建立模型,并利用三维有限元分析软件对其进行仿真计算。为验证理论计算的有效性,搭建一个盆式绝缘子绝缘试验平台。在此平台上,对异物附着在盆式绝缘子表面不同位置(高、中、低电位区)和不同排列方式(线性、片状)下进行雷电冲击、工频耐压及局部放大试验。试验结果表明:当体积很小的单一金属屑附着在绝缘子凸面高电位区时,未引起击穿现象;当金属屑位于绝缘子凸面低电位区时,片状排列较线性排列更容易引起击穿;四类非金属异物则对绝缘子的绝缘性能影响较小;试验中测得沙粒的局部放电量明显高于其他三类非金属异物,表明沙粒类异物长久积累后诱发绝缘故障的可能性会显著提高。

基于有限元分析的开关柜温度场研究与优化

12kV大电流开关柜广泛用于配电网中,一般采取强迫对流的方式进行散热。文中基于有限元仿真技术和温升试验研究了开关柜在强迫对流条件下的散热过程,分析了开关柜的散热能力。通过对开关柜三维建模、热源计算和边界条件设立仿真模型,分析了开关柜温升和气流场分布情况,在降低成本和改善散热通道的基础上对开关柜进行了散热优化设计,并通过温升试验进行验证。研究结果表明:将电缆室横流风机鼓风换为等风量的轴流风机鼓风后,通过优化散热通道,开关柜温升符合国标温升要求,降低了开关柜的成本。

基于有限元分析的强迫对流条件下开关柜温升特性研究

12kV大电流开关柜广泛用于配电网中,一般采取强迫对流的方式进行散热。为研究开关柜在强迫对流条件下的散热过程,基于有限元仿真技术,分别分析了强迫鼓风和抽风两种条件下开关柜的散热能力。通过对开关柜进行三维建模、热源计算和边界条件设立,仿真分析了开关柜在强迫鼓风和抽风条件下的温升分布及气流场分布情况,并与试验结果进行对比。结果表明,开关柜在两种强迫对流条件下散热效果均较好,温升符合国标温升要求,但不同的散热方式对开关柜温升和气流场分布影响较大。

CF4/CO2混合气体工频击穿特性的试验研究

SF6是目前电气设备中广泛使用的气体绝缘介质,但其产生的温室效应对环境影响极大,因此,研究能替代SF6的环保型气体绝缘介质具有重要的意义。CF4是一种具有低温室效应指数(global warming potential,GWP)和低液化温度的强电负性气体。通过工频击穿试验,研究了CF4/C02混合气体的工频击穿特性,并对其协同效应和GWP值进行分析。结果表明:CF4混合比为50%的CF4/C02混合气体的绝缘强度能达到纯CF4的90%左右,同时GWP值低,具有用于气体绝缘的潜力;CF4/C02混合气体的协同效应值在0.12~0.38,表现出明显的协同效应。

表面应力分布对252kV GIS盆式绝缘子机械性能影响的研究

针对252kV GIS盆式绝缘子表面应力分布对其机械性能的影响建立了模型,并利用三维有限元分析软件对其进行仿真计算。为验证理论计算的有效性,搭建了一个盆式绝缘子水压试验平台。采用静态应变测试系统和应变片对盆式绝缘子在水压试验过程中其表面应力分布情况进行信号转换和数据采集。试验结果表明:水压强度为2.5 MPa时,盆式绝缘子先从嵌件一侧脱落,沿两侧路径破裂至其弧面末端与内密封槽间的倒圆角处;试验中测得环氧树脂部分最先开裂位置的最大应力约为52.25 MPa,且破裂位置与仿真计算结果一致;由于工艺上的不完善导致了破裂的起始位置为嵌件处,而不是树脂表面最大应力处。试验结果可为盆式绝缘子在结构上的优化设计提供参考,最终达到提高盆式绝缘子机械强度的目的。