冲击振动激励下GIS内自由金属微粒运动及其诱发间隙击穿特性

大量GIS故障案例表明,断路器带电操作后的一段时间内,气室中常突发由金属微粒引起的间隙击穿故障。断路器操作产生的冲击振动可以有效地激励GIS中多个潜伏性微粒的起跳,但多个微粒起跳后在运动过程中诱发间隙击穿的过程尚不明确。针对于此,本研究在252kV真型GIS实验平台上进行了多微粒共存时的断路器带电操作实验,以复现GIS运行过程中微粒在冲击振动激励下的运动过程,并探究多微粒被激励起跳后诱发GIS放电故障的机理。研究表明,在带电实验中未操作断路器时,耐压期间自由金属微粒存在较大的概率可运动至气室的末端,并保持静止,形成了多微粒的聚集;在带电操作断路器后,多微粒受到壳体冲击振动的激励而起跳,并在起跳后的运动过程中于气隙间形成了多微粒串联击穿现象,而且断路器带电操作时多微粒引起的击穿电压总是低于耐压期间的击穿电压。基于流注放电理论,研究认为相较于耐压期间分散性的多微粒,带电操作前已形成聚集的多微粒彼此靠近,在操作后的运动过程中对电场的畸变能力更强,因此形成多微粒的串联击穿电压更低。

750 kV GIS变电站开关操作电磁暂态特性研究

为明确气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)开关操作过程中的电磁暂态特性。在某750 kV气体绝缘变电站投运期间,设计了测量方案对隔离开关单次闭合、断路器单次闭合两类操作下的瞬态外壳电压(transient enclosure voltage,TEV)与暂态地电位升高(transient ground potential rise,TGPR)进行了测量,并对两类操作的测量结果从宏脉冲和微脉冲特性方面进行了对比分析。结果表明:TEV和TGPR的最大值分别为22.8 kV和19.6 kV,在许多测点处TGPR均高于TEV;相比于断路器合闸操作,隔离开关合闸操作产生的电磁振荡能量小,但宏脉冲持续时间长、击穿次数多。

1100 kV GIS断路器合闸电阻故障检测及分析

断路器的合闸电阻能够有效抑制合闸涌流以及操作过电压,对电网的稳定运行起着重要作用,合闸电阻一旦出现故障,无法正确投入或退出,将会造成巨大的设备和安全事故。由于1100 k V GIS断路器为多断口结构,断口间的配合时序偏差以及各触头弹跳因素的干扰,经常导致合闸电阻特性无法测量,或者测试结果误差较大。针对一起1100 kV GIS断路器合闸电阻预投入时间及阻值无法检测事件展开研究,分析其结构与测试原理,通过提高测试频率获取完整测试波形,推断得出合闸电阻的预投入时间及其阻值无法检测的原因是其中一侧的合闸电阻断口失效。解体检查,发现该断路器其中一侧合闸电阻动触头因固定螺栓断裂而导致该侧动触头脱落,验证了电阻断口失效导致动作特性无法检测的推断。最后从制作工艺、试验项目、试验仪器、检测手段等方面提出相应的建议及改进措施,为同类型设备的工艺管控和故障诊断提供参考。

1000 kV GIS断路器局放带电检测异常分析与处理措施

文中介绍了一起1000 kV GIS断路器局部放电带电检测异常的详细经过、缺陷处理、原因分析以及后续整改措施。检修人员通过对1000 kV GIS设备开展局部放电带电检测、SF6分解物检测等工作,分析超声波和特高频局部放电异常信号特征,锁定异常信号的位置,判断出GIS内部可能存在轻微故障。然后经过现场检查确认了故障的存在,对故障断路器进行整体更换处理,并将故障断路器保存原样返厂进行分析。最终通过现场开罐检查、返厂解体、异物样品检测等手段找出局部放电异常的原因,本次1000 kV GIS断路器局部放电信号异常的原因为屏蔽罩开裂、紧固螺丝松动导致。屏蔽罩开裂主要原因是屏蔽罩紧固螺钉松动,屏蔽罩受力不均匀,导致屏蔽罩安装孔附近金属疲劳开裂,而螺丝松动的原因为锁固剂涂覆不规范、螺栓紧固力矩不符合要求。后续对同类设备进行整改,优化静侧屏蔽罩结构,增加屏蔽罩的整体强度。在屏蔽罩螺栓连接处增加半圆垫圈,并将屏蔽罩紧固螺丝垫圈更换为外径更大的特殊垫圈,提高屏蔽罩紧固的可靠性。通过对该缺陷的处理和分析,在GIS安装、验收、运维检修等方面制定相应对策防止该类缺陷再次发生。

基于多场耦合模型的GIS断路器温度场仿真分析

气体绝缘开关(GIS)是电网中的重要电气设备,其运行状态关系到电网的稳定运行.针对的GIS断路器温升问题,在综合考虑其内部热源形成、热流传输及关键影响因素的基础上,建立了电磁-温度-流场多场耦合有限元计算模型,得到其温度分布规律.并基于不同电接触状态下整体温度场及温升仿真数据,对断路器异常发热引发因素和危害程度进行了对比分析.结果表明,相同接触电阻下,排布方式对于壳体温升极值及分布位置具有明显影响,立式布置下最大温升点沿轴向偏移程度大于卧式,但最大温升值要低于卧式;此外,触头同轴度对温升影响非常显著,相同接触电阻下,一旦出现同轴度偏移,温升将显著增加.研究结果可为GIS断路器过热故障带电检测提供参考.

基于声纹的GIS断路器机械故障诊断

针对气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,简称GIS)断路器声信号易受强背景噪声干扰且特征提取困难的问题,提出一种可以有效诊断其机械故障的方法。首先,使用多通道声传感器阵列采集断路器原始观测信号,利用独立成分分析(independent component analysis,简称ICA)方法将观测信号分离为多维源信号,并选取源信号中模糊熵最小的分量作为特征信号;其次,计算特征信号的多尺度模糊熵(multi‑scale fuzzy entropy,简称MFE)生成断路器的声纹特征;最后,利用极限学习机(extreme learning machine,简称ELM)算法识别断路器的故障。实验结果表明,基于声信号的检测方法为GIS断路器的机械故障诊断提供了一种新的解决方案,所提出的算法能够有效提取声纹特征,故障诊断准确率较传统方法有明显提高。

某电厂500kVGIS断路器触头烧损原因分析

结合同一升压站内6台断路器的检修情况,通过对比触头的烧损度、保护故障记录等信息对其中两台烧损较为严重的断路器进行原因分析。最后,对同类型GIS开盖检修的周期和规模提出了一些建议。

我国特高压输电工程的GIS技术

介绍了国内、外特高压GIS的发展概况及国内、外GIS及SF6断路器等特高压设备的技术及制造能力的差异,指出国内特高压输电工程的关键技术虽已基本成熟,具备特高压电网建设的要求,但特高压GIS等主要电力设备国内还没有能力研制。因此,初期引进国外产品,中期消化、吸收国外技术,后期自主创新,实现国产化战略目标是目前经济可行的技术方案。最后讨论了目前特高压GIS技术中气体绝缘方面的研究方向及今后的发展趋势。

关于GIS和SF_6断路器的现场检测方法

本文介绍了GIS和SF6断路器的现场检测方法 ,包括机械振动法、检测管检测法和动态电阻检测法 ,分析了每一种检测方法的原理、适用设备。根据试验中发现的问题和经验 ,提出了抗干扰措施。

断路器结构参数对GIS中特快速暂态过电压波形的影响

550kV及以上电压等级的气体绝缘变电站(GIS)系统中一般采用双断口断路器,并装有均压电容。本文着重分析断路器均压电容、空载母线、接地开关状态等对GIS系统中特快速暂态过电压(VFTO)波形的影响。首先建立了考虑断路器结构的简化GIS分析模型,推导了系统中节点电压的频域解析解答,然后分析了断路器结构参数和接地开关状态对VFTO的影响。结果表明,随着断路器均压电容、对地电容变大以及断路器到隔离开关母线长度的增加,系统中VFTO主要频率变小,但各频率分量的幅值在不同节点处有不同的变化规律;空载母线末端VFTO幅值呈减小趋势,上升沿变平缓,变压器线圈处幅值变化比较小,上升沿陡度变化不大,但上升时间增大;接地开关断开时,断路器断口间电压较小,但断口对地可能产生过电压;接地开关闭合时,断口间和断口对地可能出现谐振过电压,在设计时应予以避免。

750kVGIS中金属氧化物避雷器对VFTO影响的研究

随着超高压气体绝缘变电站(GIS)的广泛使用,由隔离开关(DS)和断路器(CB)操作引起的快速暂态过电压(VFTO)的危害越加明显。以西北地区750 kV官亭GIS变电站为计算原型,利用电磁暂态程序(EMTP)对不同运行方式下GIS设备上的VFTO进行数值仿真计算和分析。重点在于对不同运行方式下金属氧化物避雷器(MOA)的限制过电压效果进行分析。计算结果表明:DS无分合闸电阻时,MOA防护效果更明显;MOA主要的抑制效果体现在MOA附近的设备上,对于远离MOA的设备上的VFTO的抑制效果较小;由于VFTO持续的时间极短,通过MOA的能量很小。

750kV GIS中快速暂态过电压的研究

随着超高压气体绝缘变电站(GIS)的广泛使用,由隔离开关(DS)和断路器(CB)操作引起的快速暂态过电压(VFTO)引发的绝缘事故也越来越多。以西北地区750 kV官亭GIS变电站为计算原型,利用电磁暂态程序(EMTP)对不同运行方式下GIS设备上的VFTO进行了数值仿真计算和分析,从而获得不同运行方式和操作方式下各节点的VFTO电压幅值、频率、陡度和波形等数据。根据计算数据对GIS和连接设备的绝缘配合和安全裕度进行了分析,为下一步开展VFTO现场实测提供了理论参考数据。

GIS用SF_6高压断路器电场与电压分布计算软件

针对GIS用SF6高压断路器体积小型化带来的电场分布不均匀问题,计算高压断路器内部三维电场分布来优化其内部结构显得尤为重要。为此基于APDL语言开发了一种实用的电场和电压分布计算软件,APDL是ANSYS的二次开发语言,具有参数化操作的特性,使工程人员在无需掌握有限元软件ANSYS的情况下,利用有限元法计算GIS高压断路器内部的三维电场和电压分布。该软件操作灵活、简洁,可选择不同的工况测试模式,计算相应的电场和电压分布,是一种较实用的电场计算软件。

一起GIS断路器控制回路故障的分析与处理

介绍了塔里木油田公司牙哈变电所一起GIS断路器控制回路故障的分析与处理过程。首先对故障的现象进行了简要的描述,并根据图纸对产生的原因进行了详细的分析,得出合闸故障是因断路器弹簧储能限位开关故障引起的,并准确找到了故障点,最后成功排除故障,保证了供电的可靠性。通过对这起故障进行分析和研究,可对解决类似故障起到一定的借鉴作用。

GIS断路器动作产生辐射电场的测量研究

GIS内开关操作产生的快速暂态过电压(VFTO)在传播过程中会诱发瞬态辐射电场,并通过传导或耦合影响变电站二次设备的正常工作,甚至造成设备永久性损坏,研究辐射电场特征规律对变电站二次设备电磁防护具有一定的指导意义。文中研制了一套适用于强电磁环境下电场测量的光纤测量系统,并在TEM小室中进行了标定实验。利用测量系统测量了某1 100 kV和550 kV单相GIS断路器操作产生的辐射电场,分析了电场的时频特性。测量及分析表明:电压等级越高,GIS断路器动作产生的辐射电场脉冲幅值越高、个数越多、衰减越迅速,主频范围分布更广,且多以特定脉冲形式出现。550 kV GIS辐射电场幅值最高可达0.13 kV/m,1 100 kV等级幅值最高可达0.75 kV/m;550 kV等级主频主要分布在5 MHz以下,1 100 kV等级主频主要分布在100 MHz以下。

基于ANSYS的126kV三相共罐式GIS断路器电场分析

利用ANSYS对126 kV三相共罐式GIS断路器进行三维电场分析计算.首先针对复杂的分析实例,建立了断路器的计算模型,然后采用不同的参数设置进行网格剖分,计算了不同试验状况下断路器内部电场强度的分布情况,得到了各种试验状况下电场强度的最大值,最后给出了每种施压方式中电场强度值最大的电场强度分布图及其位置.

1100kV GIS用断路器合闸电阻工作原理及其预投入时间测试

1 100kV GIS用断路器比敞开式断路器结构复杂,测试其合闸电阻阻值和预投入时间较为困难。为此,掌握超特高压断路器工作原理和测试技术尤为重要,如何获取合闸电阻的技术参数是测试过程中亟待解决的关键技术问题。本文介绍了合闸电阻的工作原理及其测试技术,结合某ZF27-1100(L)GIS用断路器进行了具体说明,并给出了合闸电阻预投入时间测试的案例。

750kV GIS断路器双列式布置方案研究与应用

依托宁夏杞乡750kV开关站工程,对750kVGIS断路器双列式布置与常规一字型布置进行对比分析,从出线规划、元件安装检修、项目占地、工程投资、运行安全等方面进行经济技术比较,得出750kVGIS断路器采用双列式布置,具有长远的推广价值和良好经济效益。杞乡750kV开关站为国内首座750kVGIS断路器采用双列式布置的开关站,目前已投入运行。

220kV GIS断路器电机保护信号报警原因分析

介绍220 kV GIS断路器中ABB公司供货的HMB-4.3型液压弹簧机构电机的过流、补压超时信号故障,经分析可知故障是由于HMB-4.3型液压弹簧机构的簧片脱开、接触面脏污、碳刷磨损,导致碳刷与电机转子间的接触不良引起的,并针对故障原因提出了相应的解决措施。

带气动操动机构GIS断路器振动特性测试及改进

针对某一带气动操动机构GIS断路器分、合闸操作异常振动问题展开研究。首先在运行现场测量了断路器动作过程中的振动加速度,发现气动机构在分闸操作时的振动是导致异常振动发生的重要原因,同时研究发现降低气动机构工作气压仍不足以避免异常振动问题;然后分别对带气动和液压操动机构的试验断路器的振动强度进行了仿真计算和现场测试,发现带竖直方向布置液压机构的断路器的振动强度最小且持续时间最短。表明采用竖直方向布置液压操动机构后,GIS断路器的振动特性明显改进。