550kV GIS盆式绝缘子小型化设计(三)——缩比结构验证

为制造经小型化设计的550 kV盆式绝缘子并验证其电气性能,采用3D打印结合环氧树脂浇注工艺制备了1:10缩比绝缘子。首先,将氧化铝填料与光敏树脂复合作为低相对介电常数(3.98~4.20)3D打印浆料,根据光固化与流变特性确定填料含量及打印参数后,利用立体光固化3D打印机制备低介电常数的绝缘子主体。随后,将二氧化钛填料与环氧树脂复合作为高相对介电常数(11.32~14.58)真空浇注浆料,浇注至3D打印绝缘子预留的高介电常数区域内,加热固化完成缩比绝缘子的制造。0.2 MPa下SF6氛围中的工频耐压实验结果表明,优化后的绝缘结构具有更优的绝缘强度。相同绝缘距离下,几何形状优化绝缘子闪络电压较常规绝缘子提高13.6%,几何形状/介电分布联合优化的绝缘子提高13.8%;绝缘距离减少15%后,联合优化绝缘子耐电强度与常规绝缘子相当;当法兰侧“楔形”气隙内存在金属丝时,相同绝缘距离下,仅进行形状优化的绝缘子耐电强度提升幅度降低至6.7%,而联合优化绝缘子由于在法兰侧形成低电场区域,闪络电压仍可提高13.1%。结果表明,几何形状/介电分布联合优化绝缘子具有显著的绝缘优势。

12 kV气体绝缘环网柜工频特性研究及优化

为了保持环保气体开关设备尺寸的紧凑化,通过建立12 kV干燥空气绝缘环网柜断路器模块三维电场仿真模型,利用有限元仿真软件得出其电场分布,发现绝缘固定板与螺栓头及相间支撑板接触点附近电场超标。通过在螺栓头部位置设计添加屏蔽罩的优化措施,电场强度最大值由优化前的5.4 kV/mm下降到2.3 kV/mm;通过在相间支撑板间添加绝缘隔板,可以降低隔板区域电场强度,证明所提出优化方法的理论可行性。对优化前后的断路器模块进行工频耐压试验,同样的距离,添加屏蔽罩的螺栓头对气箱壁耐压提升了10 kV,添加绝缘隔板的相间支撑板耐压提升了7 kV,验证了优化方案的工程应用可行性。

变电站模块化建设研究综述

总结了户外型、户内型、地下型等常规变电站建设方式的特点和不足,分析了国内外变电站模块化的发展趋势,介绍了变电站模块化建设的基本方式和技术特点,提出了各模块的发展方向。文章还对模块化变电站目前的市场状况进行了调查和整理,预测了未来的市场情况,指出变电站模块化是相关技术发展的必然结果,具有较高的实用价值和技术优势,我国现阶段应在紧凑型开关柜、模块设计新技术、户外共箱式模块、全绝缘及全屏蔽的模块化变电站等方面进一步研究和完善,探讨更加实用的解决方法。

紧凑型成套开关设备国内外发展水平

笔者介绍了紧凑型成套开关设备的组成形态,论述了紧凑型成套开关设备的技术特点,通过对国内外紧凑型成套开关设备技术特点及参数的分析,重点论述了紧凑型成套开关设备的发展水平。总结了各个公司紧凑型成套开关设备的主要技术特点,在此基础上阐述了紧凑型成套开关设备的发展趋势。

环保气体与固体复合绝缘的紧凑型开关设备研究

针对现有10kV环网开关设备污染环境、体积大、环境适应性差等缺点,阐述了采用环保气体与固体复合绝缘的紧凑型开关设备的性能特点,介绍了该开关设备的结构组成,以及隔离开关、出线套管、监控系统等关键技术。通过对关键技术进行理论分析和试验验证,不断优化产品结构,提高了产品的可靠性能。

550kV GIS盆式绝缘子小型化设计(二)——介电分布优化

为缩小气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的体积、简化生产制造工艺、降低原材料与SF_(6)气体消耗,在《550kV GIS盆式绝缘子小型化设计(一)——几何形状优化》(简称论文1)的基础上,引入介电功能梯度材料的理念,开展盆式绝缘子材料介电分布优化设计。针对接地法兰附近盆体表面电场畸变严重的问题,以均化接地法兰处电场为目标,基于拓扑优化方法构建了盆式绝缘子材料介电常数空间分布优化模型,并讨论了密度函数因子、梯度惩罚权重、介电常数上限等算法参数对于介电梯度形式及电场优化效果的影响。仿真结果表明,优化后绝缘子外法兰附近凸面一侧出现高介电常数区域,呈近似菱形的几何轮廓。此时,即使绝缘距离较原始结构减小15%,接地法兰处的电场集中现象仍可得到大幅改善。因此,该文提出的介电梯度材料,有望代替外壳倒角处的“R弧”形金属屏蔽以及绝缘子内嵌金属屏蔽环等方法进行电场分布调控,在GIS小型化改造、减少材料用量、优化工艺流程方面具有广阔前景。此外,提出了3D打印+浇注固化的小型化介电梯度盆式绝缘子制造方案,为后续研究与应用提供支撑。

550k V GIS盆式绝缘子小型化设计(一)——几何形状优化

在保证气体绝缘开关设备(GIS)绝缘强度的基础上,为减少SF_(6)气体使用量、缩小设备体积,基于有限元仿真及数值优化方法开展了针对工程实际中的550kV盆式绝缘子小型化设计研究。在中心导杆与密封罐体之间距离缩小10%的条件下,通过对盆体凸面、凹面轮廓以及两端厚度的形状优化,可使得沿面电场分布更加均匀,盆体中心导体侧及低压法兰处的机械应力集中现象得到大幅缓解。相较于原始结构,经几何形状优化后的盆式绝缘子显著提升了的电气性能和力学性能。优化后的小型化绝缘子凹面沿面最大电场强度及最大形变量可分别降低25.4%和29.9%,并可减少盆式绝缘子6.1%的环氧复合材料使用量以及GIS密封罐体内约15%的SF_(6)气体使用量。该文提出的GIS小型化改造方案兼顾了电气和力学性能,具有较高的制造可行性和应用前景,能够为紧凑型、环境友好型GIS设备的研制提供参考。

变电站集成技术的发展——现代紧凑型变电站

介绍了电力系统数字光电电气量测技术及基于该技术的智能开关设备系统,和基于站控和过程总线的变电站自动化系统。引入现代紧凑型变电站的概念并分析了其特点。以例证分析其可靠性和寿命周期成本,认为现代紧凑型变电站是实现技术和经济优化的途径。

“爪”型110 kV扩大内桥屋外配电装置的优化设计

为了充分利用有限的土地资源和控制工程造价,根据户外敞开式配电装置型式布置的灵活性和多样性,建立了一种紧凑"爪"型扩大内桥屋外配电装置型式。通过改变2#主变进线的跨线方向,压缩内桥1和内桥2间隔隔离开关之间的距离,将110 kV扩大内桥配电装置纵向尺寸缩减至18m,较通用设计110-C-10方案减少了14m,节省占地面积45%。

现代紧凑型变电站——技术和经济的优化

从介绍寿命周期成本概念出发,讨论变电站技术经济优化准则.指出变电站新技术开发和应用的目标应是使寿命周期成本最小。讨论数字光电量测系统原理和技术,基于此技术的智能集成开关设备系统和控制与保护集成的自动化系统结构。分析由这些新技术和系统构成的现代紧凑型变电站的经济性和可靠性,指出现代紧凑型变电站是技术和经济的最优解决途径。

成套HV/MV开关设备的发展趋势(一)——智能化、紧凑型及采用新型传感器

高压电器成套设备智能化、紧凑型且满足环保要求是输、配电的发展趋势。对智能化、紧凑 型、环保型的HV／MV成套开关设备作了详细介绍。针对传统电磁式电压、电流互感器的缺点,阐述了与成套 技术小型化密切相关的新型传感器技术,这种高压电流、电压传感器没有铁心磁饱和限制,具有传输频带宽 和优异的抗干扰性能。

国内外145～550kV户外高压和超高压组合电器述评

对近期国内外快速发展的户外145～550kV组合电器的基本结构及特点进行了论述,并对145kV紧凑型组合电器与145～550kV插接式智能型组合电器二大系列产品进行了综合分析及比较。重点分析了它们对各种电气主接线的适用范围,以及在我国高压和超高压变电站使用时应充分注意的问题。随着组合电器技术的不断发展和完善,它们将作为介于常规电气设备和气体绝缘金属封闭高压开关设备之间一种新型系列的电气设备,得到非常广泛的应用。

成套HV/MV开关设备的发展趋势—智能化、紧凑型及采用新型传感器

简要介绍输、配电发展趋势后 ,较详细阐述了HV/MV成套开关设备发展趋势 -智能化、紧凑型。

成套HV/MV开关设备的发展趋势—智能化、紧凑型及采用新型传感器

简要介绍输、配电发展趋势后 ,较详细阐述了 HV/ MV成套开关设备发展趋势 -智能化、紧凑型、环保型及采用与成套技术小型化密切相关的新型传感器技术。

HIS高集成开关设备一组合电器概念的创新

电力工业的发展需要占地面积小、可靠性高、全寿命周期费用低、对环境友好的产品,本文介绍了一种可满足用户此类需求的创新产品,并且与传统变电站作了比较。

紧凑型供电柜不可触及隔室呼吸器的设计

介绍了一种基于12kV紧凑型常压空气绝缘供电柜采用的不可触及隔室全密闭结构时环境因素导致隔室内外空气进行自主交换的呼吸装置。该装置利用有益的电子组件对外部高湿度空气进入隔室内部时进行有效的干燥处理,使得常规的空气绝缘供电柜在极大缩小占地面积与安装体积的前提下获得更高的环境耐受能力与运行安全性能。设计方案采用了电容式传感器作为取能元件并采用间歇式供电降低能耗,不仅有着一定的技术性价比,也对这一电压等级下环保气体供电柜的应用提供了稳定可靠低成本选型方案。

小型化220kV HGIS设备的紧凑布置研究

针对混合气体绝缘开关(HGIS)的应用现状和功能特点,提出一种基于小型化HGIS设备的220 k V紧凑型配电装置形式,介绍了该配电装置的优化思路与优化效益。通过模拟仿真验证了该配电装置在雷电侵入波、空间电场强度、母线感应电压等方面的技术合理性,为该配电装置的应用提供了依据。

HIS高集成开关设备的应用

全新设计的高集成开关设备由于其体积紧凑,可靠性高而得到了用户的欢迎,本文介绍了该产品在两个变电站成功运行的例子。

500kV变电站35kV配电装置优化设计研究

在全面调研新型35 kV开关设备及无功补偿设备的基础上,提出将35 kV封闭组合电器(Hybrid Gas Insulated Switchgear,HGIS)、磁屏蔽并联电抗器及紧凑型框架式并联电容器应用于500 kV变电站低压侧的新型应用方案,并对35 kV配电装置进行优化,节约占地面积。