N_2/SF_6混合气体在气体绝缘管道电缆中的应用

本文论述了N2/SF6混合气体的优点及其应用于气体绝缘管道电缆(GIC)的可能性,认为N2/SF6的混合气体应用于GIC具有重要的社会和经济意义。

气体绝缘管道电缆的绝缘设计

本文论述了气体绝缘管道电缆 (GIC)的优点 ,及其绝缘设计和热计算方法。

气体绝缘管道电缆局部放电的超高频检测技术

该文介绍了用超高频法监测气体绝缘道电缆内部局部放电的基本原理、应用及抗干扰能力。

环保气体绝缘管道技术研究进展

为了解决SF6气体的温室效应,有必要研究替代SF6绝缘的环保气体绝缘管道(GIL)技术,以期提升设备的环保效益。该文从环保绝缘气体的分子设计和合成制备、环保绝缘气体绝缘性能及其气固相容性、1100kV环保GIL研制与运维技术三方面,总结国内外研究所取得的进展,提出新环保气体的优化取代和杂化设计方法,确定C4F7N混合气体设备的绝缘设计依据,设计出1100kV环保GIL支撑绝缘子和管道样机,建立环保GIL运维技术。梳理出环保GIL技术待解决的关键问题,包括性能接近或优于SF6的新环保气体合成和制备技术,C4F7N混合气体的灭弧与介质恢复特性,以及环保GIL的运维检修策略等,以期全面掌握C4F7N环保绝缘气体及其应用于设备的关键技术,为环保电气设备的研制和运行提供有益的参考。

气体绝缘输电管道微粒陷阱设计技术研究进展

金属微粒是威胁气体绝缘输电管道(GIL)设备绝缘性能的主要因素之一,微粒陷阱作为抑制GIL内微粒的重要措施,其设计技术是GIL的关键技术之一。该文对GIL微粒陷阱设计技术研究进展进行梳理,首先简要介绍了GIL微粒陷阱的发展历程,并对已有的GIL微粒陷阱设计方法进行归纳总结;然后概述了GIL内金属微粒的运动特性,重点对比了交、直流电压下金属微粒运动特性的差异性,并进一步分析了交、直流GIL中微粒陷阱的捕捉机制,提出了相应的设计原则;此外介绍了微粒陷阱参数优化与布置策略等关键设计技术,提出了通过建立微粒运动轨迹计算模型分析陷阱捕捉效果的方法,获得陷阱优化参数与最佳布置位置;最后归纳了微粒陷阱设计仍需解决的关键问题。这些研究成果的总结可为GIL内部微粒陷阱设计提供参考和借鉴。

气体绝缘管道输电线和气体绝缘组合电器在电厂中的应用

电厂中每个元件的可靠性对于其运行的经济性非常重要。在开关系统使用GIS以及在输电系统使用GIL能够最大限度地实现电力传输系统的可靠性。这 2种技术综合应用保证了输电系统的高效率。如果考虑到这类系统的停运费用 ,还会导致低寿命周期成本。

SF_6气体绝缘金属封闭管道母线工程设计

该文介绍了SF6气体绝缘金属封闭管道母线在工程设计中的要点和难点,对其中的几种重要元件进行结构分析,对整体结构进行计算。

SF_6气体绝缘金属封闭管道母线工程设计要点

介绍SF6气体绝缘金属封闭管道母线在工程设计中的要点和难点,对其中的几种重要元件进行结构分析,对整体结构进行计算。

环保绝缘气体介电强度预测方法评估

为明确各类气体介电强度预测方法的准确性,基于9种气体(N_(2)、CO_(2)、N_(2)O、CF_(4)、SO_(2)F_(2)、c-C_(4)F_(8)、C_(3)F_(8)、C_5F_(10O)和C_(4)F_(7)N)在50 Hz工频交流电场下测得的相对介电强度对5种预测方法进行了评估。结果表明,各方法预测准确性与其给出的可决系数R~2不一致。这主要与其使用的样本数据测试条件不统一、同一气体的相对介电强度不一致有关。当修正上述问题后,各方法准确性得到提升,并与其R~2相符。分子参数的丰富和放电理论的介入可使预测方法准确性提升。使用样本外气体进行验证的方法,其预测结果在修正前后都具有较高的准确性;使用基团贡献法的预测方法也具有上述特性。通过上述评估结果可知,样本中的气体数据需在统一条件下获得,并根据试验条件和样本分子特征确定预测方法的适用范围。放电理论、分子几何特征和新分子参数的引入有助于提高预测模型的准确性。模型验证和基团贡献法可提高预测方法对样本数据的包容性。

刚性气体绝缘输电线路(GIL)市场与技术探讨

刚性气体绝缘输电线路（GIL），以前也称为气体绝缘管道电缆（GIC），尽管从分类角度看是属于电线电缆行业，但从结构和工艺看与传统的电缆完全不一样，而与高压开关行业的GIS母线技术和发电机端金属封闭母线有着类似的结构和工艺，GIS母线也可以说是一种特殊的GIL，因此GIL的IEC标准和国标都是由高压开关标委会起草的，并负责专业归口管理。GIL的市场也引起高压开关行业的关心和重视，本文就GIL的市场和技术方向谈一点看法。

基于几何形状及表面介电分布的GIL三支柱绝缘子优化设计

针对三支柱绝缘子及嵌件表面电场集中分布的问题进行调控,提出了基于有限元模型(finite element model,FEM)结合进化算法(evolutionary algorithm,EA)的几何-介电联合优化方法。首先建立了气体绝缘输电管道(gas insulated line,GIL)三支柱绝缘子的几何及表面介电参数化模型,以绝缘子表面切向场强最大值Et-max、切向场强不均匀系数Ft、嵌件表面法向场强最大值Ei-max为优化目标量,应用进化算法循环调用FEM进行几何-介电优化计算。优化结果与优化前相比:Et-max从11.3 kV/mm降至9.47 kV/mm,Ft从1.56降至1.34,Ei-max从31.9 kV/mm降至13.4 kV/mm;三支柱绝缘子优化后的几何形状具有哑铃型的特点,增大了沿面距离,整体轮廓呈曲率更大的圆弧形,优化后的表面介电梯度呈“勺型曲线”分布。优化设计的结果可为后续制造三支柱绝缘子提供参考,对于其他高压设备及部件的优化问题同样可采用该优化方法。

0.1～0.25 MPa气压下SF_6、CF_3I及其二元三元混合气体的击穿特性

气体绝缘输电管道作为一种新型输电方式,具有在未来替代架空线路和电缆被用于直流配电网络的可能性,而寻找其内部气体绝缘物质SF_6的替代气体一直是国内外学者研究的热点。为此研究了0.1~0.25 MPa气压范围内,SF_6、CF3I、N_2及CO_2组成的二元、三元混合气体在负极性直流电场下的击穿特性。实验结果表明:同气压的CF3I/N_2二元混合气体的直流击穿场强低于相同比例的SF_6/N_2二元混合气体;相同气压下,SF_6/CF3I/N_2(体积比1:2:7)三元混合气体击穿场强与CF3I/N_2(体积比3:7)二元混合气体相当,略高于SF_6/CF3I/CO_2(体积比1:2:7)三元混合气体。综合气体的击穿特性、GWP和露点温度3个方面,发现2:8和3:7两种体积比例的CF3I/N_2二元混合气体可完全替代SF_6气体应用于直流配电网气体绝缘输电管道。

表层非线性电导盆式绝缘子表面电荷分布与沿面放电特性

盆式绝缘子表面电荷积聚是影响直流气体绝缘输电管道(direct current gas insulated transmission line,DC-GIL)电场分布与沿面闪络的重要因素,因此探究绝缘子表面电荷积聚机理并提出调控方法,进而改善绝缘子沿面电场分布具有重要意义。该文搭建缩尺直流GIL绝缘子试验平台,研究不同SiC质量分数(23.1%、37.5%、47.4%)的非线性电导涂层对直流电压、金属微粒附着和极性反转工况下盆式绝缘子表面电荷分布与沿面闪络特性的影响规律。结果表明:环氧基Al_(2)O_(3)绝缘子的表面电荷极性取决于气固侧电流密度博弈结果,具有显著的场强依赖特性;非线性电导涂层可以自适应调控直流GIL绝缘子的表面电荷与沿面电场分布,显著提高不同工况下的沿面闪络电压。该文的研究结果为高可靠性直流GIL绝缘子的研发提供了一种潜在的解决方案。

抛光方式对交流电压下盆式绝缘子表面电荷分布和沿面闪络特性的影响

盆式绝缘子作为交流GIL关键部件,在运行工况下多次发生表面抛光区域随机性沿面放电现象,并伴随有金属粉尘,严重威胁GIL可靠运行。为此对环氧树脂盆式绝缘子进行了局部环向和径向抛光处理,测试了不同截断相位交流电压下表面电荷积聚特性和交流、交流预压以及预置金属粉尘下的沿面闪络电压,分析了整体抛光和表面修复对沿面绝缘性能的提升效果。研究结果表明:未抛光绝缘子和环向抛光绝缘子表面积聚的电荷均以负极性为主,且环向抛光后存在电荷集中带,整体电荷密度远高于未抛光绝缘子,径向抛光绝缘子的处理区域积聚的电荷以正极性为主,表面电荷整体分布极不均匀;径向抛光盆式绝缘子的闪络电压下降最为明显,预置粉尘工况下沿面闪络电压下降约为20%。抛光处理前后表面形貌和元素变化以及纯环氧树脂绝缘子的表面电荷分布结果验证了抛光区域暴露的氧化铝颗粒容易产生微放电,是表面异极性电荷积聚以及金属粉尘吸附下沿面闪络电压大幅下降的主要原因;整体抛光和表面修复后表面电荷积聚减少且闪络电压显著提升,相关结果也为GIL盆式绝缘子表面处理提供了参考和依据。

基于迭代算法的功能梯度绝缘子介电常数分布优化

为了改善气体绝缘输电管道绝缘子沿面电场分布,提出一种基于迭代算法的功能梯度绝缘子介电常数分布优化方法,该方法具有策略简单、迭代次数少、效率高等优点。通过对圆台绝缘子和盆式绝缘子的介电常数分布进行优化,得到主要结论如下:圆台绝缘子的沿面电场分布呈现出由高压电极三结合点向地电极递减的趋势。优化后,圆台绝缘子沿面电场强度最大值由2.3 kV/mm降至1.1 kV/mm,下降幅度超过50%。对盆式绝缘子的介电常数分布进行优化时,需要兼顾绝缘子凹面和凸面的沿面电场分布。经过优化的盆式绝缘子的相对介电常数分布在径向坐标上呈现出“中间低,两侧高”的趋势,绝缘子的凹面电场强度最大值下降幅度超过60%。考虑到实际应用中构造连续梯度非常困难,该文提出“等厚梯度”和“等差梯度”两种离散化方案,对最优的连续介电常数分布进行离散化处理。

操作冲击电压下C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体252kV GIL间隙及沿面放电特性

C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体作为有望在高电压等级气体绝缘输电管道(GIL)中替代SF_(6)的环保绝缘气体被广泛研究。在高电压等级下,操作冲击电压下的介质绝缘特性成为绝缘配合中无法忽略的重要因素,然而现阶段操作冲击电压下C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中间隙击穿和沿面闪络特性研究很少。该文通过实验研究操作冲击电压下C_(4)F_(7)N摩尔百分比为5%、9%、13%的C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中252kV GIL中间隙和沿面放电特性,并与0.5MPa SF_(6)中的实验结果进行对比。结果表明,放电电压随压强及混合气体C_(4)F_(7)N摩尔百分比升高而上升;放电存在盆式绝缘子凹面侧间隙-沿面闪络和间隙击穿两种形式;0.5MPa 13%C_(4)F_(7)N/87%CO_(2)、0.6MPa 9%C_(4)F_(7)N/91%CO_(2)混合气体下沿面绝缘强度达到0.5MPa下SF_(6)绝缘强度的87%以上,而0.7MPa 9%C_(4)F_(7)N/91%CO_(2)混合气体下沿面绝缘强度已超过0.5MPa下SF_(6)的绝缘强度。

高压直流GIL盆式绝缘子非线性电导参数优化

直流气体绝缘输电管道(direct current gas insulated lines,DC-GIL)电场分布受温度梯度、运行电压、金属微粒等诸多因素影响,具有非常大的不确定性,给绝缘设计和运行稳定性带来挑战。非线性电导材料能够自适应地调控直流设备电场分布,有望突破DC-GIL绝缘子设计瓶颈。为了兼顾电场调节作用和损耗特性,建立100 kV直流GIL仿真模型,对比研究运行工况下传统绝缘子、表层电导非线性(surface nonlinear conductivity,SNC)绝缘子和体电导非线性(bulk nonlinear conductivity,BNC)绝缘子的电场分布及损耗功率。通过分析非线性电导(nonlinear conductivity,NC)参数对气固沿面电场调控作用和损耗特性的影响规律,发现SNC绝缘子的电场畸变率先随着欧姆区电导率和非线性系数的增大而快速下降,而后趋于平稳。理想情况下,SNC绝缘子的NC参数应处于电场调节作用的"饱和临界线",且欧姆区电导率最低。而BNC绝缘子的电场调节作用仅依赖于非线性系数,降低欧姆区电导率可降低绝缘子功率损耗。缩比绝缘子实验结果证实了SNC绝缘子非线性参数直接影响DC-GIL沿面闪络电压。

高压/超高压电力电缆关键技术分析及展望

随着电力工业规模的发展和发电、送电形式的多样化,城市用电、水电送出、海底送电、资源环境保护的需要,各类电缆的应用日益广泛,包括气体绝缘电缆(管道)的应用也逐步提上日程。在总结电缆发展历史、存在的问题和国内外发展现状的基础上,对电缆今后的重点发展方向进行了探讨。讨论了电缆研究和发展中存在的高性能材料、电树枝老化、空间电荷、绝缘结构及工艺和电缆运行检测等重要问题,认为今后相当长的时间内,直流电缆在输电中的应用将越来越受到重视,但也面临由于空间电荷和非线性温度特性引起的绝缘的可靠性和新型材料的开发问题。在强调电缆需求越来越大的同时,也指出了拓展电缆应用范围与社会、经济和环境提出的新要求密切相关。提出在未来电网中,由架空线路、电力电缆线路和气体绝缘管道3种送电方式构成的混合输电线路模式,以解决远距离、大容量架空输电线路由于高海拔、跨海和生态环境保护带来的线路瓶颈问题,并对该混合输电线路模式的技术问题和可能存在的社会经济意义进行了深入探讨。强调由于用电需求增大、城市规模扩大和应用环境复杂化,交直流电力电缆的应用规模将得到大幅度增长,电力工业将迎来电力电缆和气体绝缘管道发展的新时代,随之而来的可靠性和经济性问题则是制约其发展的关键因素。

高压/超高压电力电缆关键技术分析及展望

随着电力工业规模的发展和发电、送电形式的多样化,城市用电、水电送出、海底送电、资源环境保护的需要,各类电缆的应用日益广泛,包括气体绝缘电缆(管道)的应用也逐步提上日程。在总结电缆发展历史、存在的问题和国内外发展现状的基础上,对电缆今后的重点发展方向进行了探讨。讨论了电缆研究和发展中存在的高性能材料、电树枝老化、空间电荷、绝缘结构及工艺和电缆运行检测等重要问题,认为今后相当长的时间内,直流电缆在输电中的应用将越来越受到重视,但也面临由于空间电荷和非线性温度特性引起的绝缘的可靠性和新型材料的开发问题。在强调电缆需求越来越大的同时,也指出了拓展电缆应用范围与社会、经济和环境提出的新要求密切相关。提出在未来电网中,由架空线路、电力电缆线路和气体绝缘管道3种送电方式构成的混合输电线路模式,以解决远距离、大容量架空输电线路由于高海拔、跨海和生态环境保护带来的线路瓶颈问题,并对该混合输电线路模式的技术问题和可能存在的社会经济意义进行了深入探讨。强调由于用电需求增大、城市规模扩大和应用环境复杂化,交直流电力电缆的应用规模将得到大幅度增长,电力工业将迎来电力电缆和气体绝缘管道发展的新时代,随之而来的可靠性和经济性问题则是制约其发展的关键因素。

GIL交流耐压带超声局放测试试验方法

对现场试验的总结,提出一种新的交流耐压试验加压方式,即在交流耐压试验开展的同时进行超声局放检测,该方法能在GIL投运前就发现一些耐压试验不能发现的缺陷,通过现场试验的应用,取得了良好的效果。