高频交变电场作用下静态绝缘轴承中润滑脂的老化行为

高频电压诱导的电机轴承电蚀和润滑失效是影响变频驱动系统可靠性的关键问题。为探究高频交变电场环境下润滑脂的老化机制,基于绝缘轴承耐高频交变电压性能试验,详细研究了球与沟道接触区润滑脂的老化特性,结果表明:尽管有绝缘涂层的保护,润滑脂在无机械剪切作用下仍然会发生明显的性能衰退,具体表现为颜色加深,分油率降低,稠度增大以及导电性能和介电性能的改变。测试发现,在高频交变电场作用下绝缘轴承润滑脂稠化剂结构被破坏并发生团聚,其中夹杂有以金属纳米颗粒为核心的黑色团块,老化润滑脂的直流体积电阻率明显下降并具有更高的等效串联电阻和损耗因子。

特高压气体绝缘组合开关设备现场冲击耐压试验及局部放电测量

气体绝缘组合开关(GIS)采取现场组装的形式,现场试验对GIS的安全运行具有重要意义。为此,论述了国内外首次进行的1 100 kV特高压(UHV)GIS现场振荡型雷电冲击耐压试验和同时进行的特高频(UHF)局部放电测量试验。对特高压GIS现场冲击耐压试验的发生器形式、参数及现场试验流程进行了介绍,对比了内置式和外置式2种特高频局部放电测量方式得到的测量结果的差异。结果表明,外置传感器受到的干扰较大而内置传感器则不受外部干扰。适当减小限流电阻可提高电压的产生效率。此外,模块化冲击电压发生器配合振荡型冲击电压波形可以实现较高的产生效率和现场组装速度。利用内置式特高频传感器可以有效屏蔽发生器球隙放电的干扰,实现现场雷电冲击耐压试验时GIS内部局部放电的检测。

变压器感应式振荡型操作冲击试验及局部放电测量技术

IEC 60060-3标准推荐的振荡型冲击电压波形具有易于调波、产生效率高的特点。针对变压器感应式振荡型操作冲击试验技术进行研究,论述了变压器感应式振荡型操作冲击电压的产生原理,对其参数计算方法进行了研究;并提出了在变压器进行操作冲击耐压试验的同时进行局部放电检测的方法。仿真和试验结果表明,采用所提出的方法可以使用低电压设备产生符合IEC 60060-3标准的高幅值振荡型操作冲击电压波形,便于开展变压器现场操作冲击耐压试验;在变压器进行操作冲击耐压试验的同时进行局部放电检测具有可行性。

三峡550kV GIS的雷电冲击耐受试验方法

随着我国电网的高速发展,越来越多的新建变电站采用了GIS成套设备,在设备安装完毕后需要对其进行雷电冲击试验以检验其绝缘性能,消除设备的故障隐患。然而,由于受到设计制造等因素的限制,普通的雷电冲击发生器在大电容负载下,尤其是GIS负载下,无法产生符合试验要求的雷电冲击波形。为此结合三峡550 kV变电站GIS设备雷电冲击耐受试验,对雷电冲击发生器以及现场设备建模并进行仿真计算;根据分析结果提出了在冲击回路中安装电感,使其可以产生满足试验要求的雷电振荡冲击的方法。现场测试中成功应用该方法,取得了较好的效果,同时也为我国750、1000 kV等超特高压变电站GIS雷电冲击试验积累了相关的经验。

550kV GIS现场交流耐压试验下放电故障的定位与分析研究

笔者结合超声波在线监测、放电电压值和SF6分解产物测量等多种手段,定位和分析了某变电站550 kV GIS现场交流耐压试验下的4处放电故障,总结研究了这几次放电故障,讨论了盆式绝缘子沿面闪络的主要原因,探讨了沿面闪络与缺陷局部放电、表面电荷输运之间的关系,认为盆式绝缘子表面金属颗粒易于起始负电晕放电,积聚负表面电荷,进一步畸变表面电场,提供放电通道发展所需的电荷;同时当盆式绝缘子与电极接触不良时,认为此时沿面放电易于起始于三结合点处的介质阻挡电晕放电,该放电的发展与带电粒子的迁移扩散运动是形成沿面放电的前提条件。最后提出了GIS超声波故障定位与分析以及相关实验与理论研究的几点建议。

超高压电气设备现场交流耐压试验用防风抗晕试验导线的研究与应用

由于河西地区位于戈壁荒漠之上,海拔高,风沙大是这一地区的显著特征,且750 kV设备现场交流耐压值高,电晕损耗大给现场交流耐压带来极大的考验,鉴于特殊的自然环境和耐压要求高,需要设计一种能满足这两种条件的特殊防风抗晕加压线,笔者利用电场及力学相关理论,设计了一种防风抗晕试验加压导线,此试验加压导线能极大的提高起晕电压和品质因数,降低试验回路的损耗,同时在大风的环境下,风偏角极小,能够保证加压线与周围设备的绝缘距离,在750 kV工程中对此种防风抗晕导线进行了应用,试验表明,此种防风抗晕导线满足现场的试验要求,试验效果良好,有力的保障了750 kV工程顺利进行。

车载电缆终端非线性应控管改善畸变电场分布的优化研究

电缆柔性终端对高速动车组供电系统的安全、稳定运行有着极为重要的作用。电缆终端内部存在气隙、导电微粒等杂质或遭受雷击过电压作用时,其内部电场畸变严重,在运行过程中发生爆炸事故,严重影响高铁列车的安全运行。为了优化电缆终端内部电场畸变问题,建立电缆终端模型,提出使用一种与电导率参数相关的非线性材料替换高介质材料,研究两种材料用作应控管时在不同运行条件下的电场分布。仿真研究表明:使用非线性应控管能有效均匀终端内部电场,削弱电场畸变程度。同时,对使用两种应控管材料的电缆终端试样进行耐压性实验,对比局部放电结果和内部解剖情况。分析发现,采用高介质材料的应控管终端出现明显局部放电现象。研究表明,使用非线性材料应控管的电缆终端能够有效解决电场畸变,增强电缆绝缘性。

板-板和球-球在CO_2气体内的放电特性

为了解CO2气体的绝缘特性,在相同的温度和湿度的条件下,对板-板电极和球-球电极在不同电极间距、不同压强下进行了工频耐压和雷电冲击试验。试验表明,体积分数99.99%的CO2气体绝缘强度随着电极间距和压强的增加而增加,符合经典气体的击穿曲线走势,证明了试验方法的正确性。在工频耐压试验中,当压强达到0.6MPa后,对CO2气体的绝缘特性有明显的改善。在雷电冲击试验中,0.5 MPa和0.6 MPa时气体的绝缘特性近似。此外,根据击穿曲线可知,均匀电场在雷电冲击试验中的极性效应不明显,而稍不均匀电场的极性效应非常明显;且负向冲击电压的击穿值远小于正向冲击电压击穿值,他们之间的击穿电压差随着间距的减小而减小。总结试验数据可推断,在110 k V设备中使用CO2气体作为绝缘气体时,其压强建议≥0.6 MPa。

金属封闭开关设备触头盒绝缘结构的分析和优化

针对金属封闭开关设备的技术现状和发展要求,研究40.5 kV产品内置电流互感器触头盒绝缘结构,并提出优化方案。通过工频耐受电压试验发现,产品设计中存在的绝缘薄弱环节,利用Ansoft Maxwell 12.1有限元分析软件对触头盒部位的电场分布进行仿真,并分析其影响因素。在此基础上,对触头盒绝缘结构进行了改进。试验结果表明,优化设计满足了绝缘性能的要求。

电极间距10～40mm时CO2气体的放电特性

为了寻找可代替SF6气体的气体绝缘介质,研制了一种可以自动切换电极和自动调整电极间距的小距离放电装置,并采用该装置对CO2气体进行工频耐压试验,得到体积分数为99.99%的CO2气体在不同电场、压强和电极间距下的击穿电压。结果表明,对于均匀电场,测量得到的CO2气体的绝缘强度与理论计算值基本相同,击穿电压与压强和电极间距呈正相关;当板–板电极间距为30 mm、压强为0.5 MPa时,CO2气体绝缘强度满足110 kV气体绝缘设备的工频耐压要求。对于稍不均匀电场,当压强为0.3、0.4 MPa时,CO2气体的绝缘强度相差不大;当压强为0.5 MPa时,绝缘强度开始升高;当压强为0.6 MPa时,绝缘强度明显升高。对于极不均匀电场,压强的增大对于击穿电压没有明显影响。

换流变压器现场直流耐压试验回路空间布置的静电场计算

本文对换流变压器现场直流耐压试验回路按设备实际结构参数建立三维模型,采用ANSYS有限元软件计算分析现场试验中直流高压发生器本体、波纹管、套管端部均压环表面及换流变本体表面的电位和电场分布,用于验证现场直流试验中所用均压环结构的有效性,波纹管表面不会发生电晕放电,未影响试验结果。计算结果表明最大场强分布在阀侧套管均压环上,最大值为12.21kV/cm;在现场应用该直流高压发生器进行试验过程中,理论上不会有外部电晕产生。

特高压换流变现场阀侧交流外施耐压及局放试验研究

特高压输电技术的广泛应用已经为中国能源调配、大气污染治理、大规模新能源并网接入发挥了巨大作用,±1 100 kV昌吉—古泉特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远的输电工程。文中以该工程送端昌吉换流站HD换流变现场阀侧交流外施耐压及局放试验为研究对象,通过分析试验方法、试验布置、试验设备、试验参数、电场环境校核和试验结果,验证了采用免吊装的整装式试验平台在阀厅内开展该试验的可行性,提出了阀厅内开展该试验的电场校核空气最小净距应不小于7.5 m,该次试验的最终测得局放量小于150 pC,这也是全世界首次在阀厅内开展特高压换流变的该项试验,试验的方法和结果为阀厅内开展相关试验提供了解决方案。

KYN61-40.5kV高压开关柜多物理场分析及部件绝缘特性试验研究

榆林地区的110 kV变电站发生多起KYN61-40.5kV开关柜内绝缘件击穿、带电导体对地放电等故障。通过现场调查,发现开关柜面板内侧有水珠挂壁,触头盒内部有积水。检修过程中还发现触头盒靠近电缆室的出线口附近有击穿痕迹,击穿的原因有待探究。针对多起事件开关柜内发现的凝露和积水现象,建立了三维仿真模型,通过计算柜内的气流场和湿度场,找出凝露的原因和易凝露的部位。对提出的风机除潮措施进行了仿真验证,计算了多种凝露条件下的电场分布,并针对易凝露积水的触头盒进行了绝缘耐压试验。最后,结合仿真和试验的研究结果,提出防治此类开关柜事故的方案。

±800kV直流换流阀模块内部电场仿真对比分析

全球能源互联网以其可再生、分布式、互联性、开放性和智能化等优势日益受到业界普遍关注,高压直流输电系统作为能源互联网中的基本组成元素,换流阀内部高电位区导体表面电场计算是实现小安全裕度下换流阀绝缘优化的关键。在实际运行的直流输电工程中,±800 k V直流换流阀塔内部电路触发板上的直流均压电阻温度过高,因此需对阀模块内部进行电路改造。为重新测量电路改造后阀塔内部绝缘的可靠性,采用Solid Works建模软件建立阀塔3维模型;并结合逐次子模型技术,利用ANSYS有限元软件对阀模块内部元件的表面电场强度进行仿真计算;对比分析改造前后的阀模块内部电场分布情况。结果表明,阀模块内部整体电场分布合理,电场分布情况满足工程设计要求,最后提出针对电场薄弱环节的优化建议。

110 kV GIS同频同相交流耐压试验中三工位隔离开关内部电场分布特性

同频同相交流耐压试验技术因无须GIS母线全停,可以显著地提高供电可靠性,近年来在GIS改扩建工程中得到了广泛应用。目前110 kV GIS普遍采用三相共筒式结构,同频试验过程中三工位隔离开关断口或相间可能会存在击穿的风险,需要对三工位内部电场分布进行分析。采用有限元法对同频同相试验技术在110 kV三相共筒式GIS耐压试验中三工位隔离开关内部电场进行了分析,仿真中结合实际试验过程中的加压要求和加压过程所对应的边界条件,获得了试验中三工位隔离开关内部不同位置的电场分布特性,得到了不同加压方式电场较大的位置,在此基础上,对内部结构参数对电场的影响规律进行了分析,研究结果可以为同频同相试验技术在110 kV GIS耐压实验中的应用提供了理论和数据支撑。

220kV长距离电缆现场交流耐压试验与分析

对新建竣工的电缆进行现场交流耐压验收试验,可以保证电缆投运后安全可靠的运行。郑州滨-腾220kV交联电缆线路长达5.08km,属国内长距离高电压等级电缆线路,交流耐压试验难度较大。通过分析和计算,采用了合适的现场耐压方案,顺利完成了本次试验,为今后高电压等级长距离电缆交流耐压试验提供了参考。

减少变压器磁环剩磁的耐压检测方法

文章分析了耐压检测过度中在网络变压器磁环中留下剩磁的原因，介绍了减少剩磁的耐压检测方法。

GIS现场耐压试验方法及装置参数研究

对调频式串联谐振装置的基本原理进行了分析,在此基础上得到了串联谐振装置中的电抗器、电容分压器及试验变压器等的参数选择方法。计算表明,对于超高压GIS的现场耐压试验,串联电抗器值选择300 H^400 H,电容分压器值选为1000 pF,试验变压器输出电压选为40 kV,即可满足要求。330 kV GIS的耐压试验结果表明,被试品施加电压增大,试验回路品质因数减小,等效电阻增大。为保证串联谐振装置输出效率,应尽量减小试验回路中电晕损耗引起的等效电阻,以提高回路品质因数。

GIS现场耐压试验与相关设计问题分析

针对GIS在电站设计及设备招标设计中,由于涉及GIS室空间尺寸设计、土建结构设计、及GIS设备中与试验相关的配套设备,为保证高压配电装置现场试验顺利完成的问题,依据相关试验规范提供的方法,开展对GIS现场耐压相关设计问题的研究工作,提出了地下GIS及不同引出线、地面GIS,在电站设计及设备招标设计时需重点考虑的问题,提出解决思路,供同行参考。

球板电极下的低压CO_2绝缘性能研究

在球板电极下对CO2在不同气压、不同气隙距离下的工频击穿电压和雷电冲击电压进行测试和分析,并与同实验条件下的N2工频击穿电压进行了比较。结果表明:对于工频耐压实验,CO2的击穿电压值随气体压力和气隙距离的增加而增大;对于雷电冲击实验,气隙距离是影响CO2耐压水平的主要因素,气压对CO2绝缘性能的提升作用并不明显;在稍不均匀电场中,CO2的耐压水平约为N2的83%。