上海轨道交通9号线35 kV GIS(气体绝缘金属封闭式组合电器)微水测试研究

[目的]随着城市轨道交通线网规模的扩大,对供电设备的质量、寿命等的要求越来越高。35 kV GIS(气体绝缘金属封闭式组合电器)是供电设备中的关键部件,研究影响其微水含量变化的因素对消除电气设备安全隐患、提高电气设备质量具有重要作用。[方法]分析了35 kV GIS设备微水来源及其危害性,介绍了微水测试方法和测试流程。基于上海轨道交通9号线35 kV GIS微水测试数据,分析了GIS设备气室微水含量的变化率以及温湿度对GIS微水含量的影响。[结果及结论]不同品牌GIS微水含量差异较大。湿度变化会对GIS微水含量产生显著的正向影响,温度变化并不会对GIS微水含量产生影响,温湿度对不同品牌GIS微水含量影响差异较大。因此应制定具有针对性的GIS微水含量测试计划,并采用实时在线监测装置,不断优化测试流程,达到精益化检修的目的。

基于红外图像识别的气体绝缘金属封闭开关在线测温

提出基于红外图像识别的气体绝缘金属封闭开关在线测温方法,利用红外扫描仪采集气体绝缘金属封闭开关的辐射能量,通过信号转换生成红外图像,并采用改进自适应非局部均值算法对红外图像进行增强处理和识别分析,进而确定气体绝缘金属封闭开关的表面温度。通过试验确认,采用所提出的测温方法,标准差不大于1 K,决定因数高于0.97,测温结果与实际温度贴合程度较高,所提出的测温方法具有较高的可行性与可靠性。

±550kV直流气体绝缘金属封闭开关设备长期带电试验研究

现有海上风电送出换流平台的直流侧均采用常规敞开式设备及电气连接布局,设备占用空间大。为了有效减小平台面积及质量,采用直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)替代原有敞开式设备。直流GIS绝缘件长期运行在单极性直流电压下,表面会产生电荷积聚,从而改变沿面电场分布,降低绝缘子沿面闪络电压。目前,暂无关于直流GIS的国际、国内标准,缺乏系统、全面的试验指导,开展长期带电试验考核可有效验证直流GIS的可靠性、稳定性。本文围绕长期带电试验方案及试验样机展开研究,基于多物理场耦合仿真结果,提出长期带电试验方案,并设计样机形态。

空载变压器合闸引起气体绝缘金属封闭开关设备故障分析

气体绝缘金属封闭开关设备是变电站中的重要电气设备,在持续运行过程中承受过电压冲击。对空载变压器合闸产生的谐振过电压进行理论分析,并结合实例对空载变压器合闸引起气体绝缘金属封闭开关设备故障进行分析,进而提出解决方案。

XGN-40.5 kV气体绝缘金属封闭开关设备抗震性能研究

轨道交通供电系统在山地尤其高海拔地区建设条件相对恶劣,对供电系统设备的抗震性能的要求也不断提升。以XGN-40.5 kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)为研究对象,采用有限元分析软件,建立三维有限元计算模型,在自重载荷条件下对其进行静力分析、模态分析和地震作用下的反应谱分析。计算结果表明:该GIS开关设备具有较好的抗震性能,在0.5g地震激励下的抗震性能满足规范要求。

气体绝缘金属封闭开关设备回路电阻试验分析

准确测量设备回路电阻,可以有效判断设备导电回路是否存在接触面氧化、接触不良缺陷,避免因回路电阻超标导致设备发热。综述了设备回路电阻测试方法和测试误区,分析了测试接线对测量结果的影响,提出了采用外扩导流法准确测量GIS设备回路电阻的方法,并结合现场测试发现的一起地刀合闸不到位故障,验证了测试方法的准确性,为测量设备回路电阻提供了指导。

特高压气体绝缘金属封闭输电线路地震反应分析中建模方法研究

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)与传统的输电设备相比,具有传输容量大、输电距离长、布置灵活、环境适应性强等特点,在电力工程中得到广泛应用。GIL由于其结构特点,具有较高的地震易损性,地震作用下受力较为复杂,构件产生较大应力和变形,导致管道破裂、漏气等严重损坏。管道母线及导体是GIL抗震薄弱部位,管道压力可能使管道母线及导体产生较大的应力值,从而影响整体GIL抗震性能评价结果。以户外架设的GIL为研究对象,采用两种建模方法,分别用振型分解反应谱法和动力时程分析法进行地震反应分析,为实际工程中特高压气体绝缘金属封闭输电线路的地震反应分析中建模方法的选取提供参考。

一种用于气体绝缘金属封闭输电线路的力平衡波纹管

随着技术的发展,气体绝缘金属封闭输电线路GIL和气体绝缘金属封闭输电母线GIB由于其优越的电气性能和环境友好的特点,越来越多的应用到输电系统中。然而,通常由铝合金制成的数十米甚至数千米的GIL或者GIB壳体不可避免的存在热胀冷缩现象,如不设法吸收这些热胀冷缩,将会给法兰连接及支撑结构带来额外的机械应力,进而造成支撑结构破坏、法兰漏气、绝缘闪络而导致严重的停电事故。力平衡波纹管由于其可观的伸缩量及自平衡内部压力的特点,给GIL和GIB的工程应用提供了优良的柔性解决方案。本文介绍了应用于气体绝缘金属封闭输电线路的力平衡波纹管的工作原理,并就工程应用着重介绍了波纹管实际结构、补偿量的计算方法及主要实验内容。

一种气体绝缘金属封闭开关设备波纹管监测系统设计与实现

为了解决高海拔地区变电站气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)波纹管形变超出限值导致筒体破裂、漏气、设备发热、短路等安全事故的问题,本文结合嵌入式技术及LoRa无线通信技术,设计并实现GIS波纹管状态监测系统。系统采用LoRa无线通信方式进行数据传输,能够实现对GIS波纹管形变、温度等状态量的在线监测,具有成本低、便于部署实施的优点。通过试验验证,系统功能可以满足需求,能够在一定程度上降低变电站运维人员的工作量,同时也为GIS的长期可靠运行提供了保障。

气体绝缘金属封闭开关设备故障分析与对策

针对近几年气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal enclosed switchgear and controlgear,GIS)需求量增加,造成了组合电器质量下降,在运行中故障频发,暴露出GIS在变电站设计、设备选型、安装、投运、运行维护等方面存在安全隐患等问题。选取近年吉林省发生的典型GIS常见故障,对故障原因进行详细研究,归纳并分析了故障发生时的异同点,探究了其中的关键影响因素以及规律性原因,并且提出了相应的防范措施,提高了GIS安全运行的稳定性,减小故障对电气设备以及电力系统带来的负面影响。

气体绝缘金属封闭开关设备盆式绝缘子表面异物来源

气体绝缘金属封闭开关设备中盆式绝缘子表面的金属异物会使其发生放电事故。采用扫描电镜及能谱分析等方法对该异物的化学成分进行分析,并进行了铝丝放电试验,确定了异物的来源。结果表明:当盆式绝缘子表面Al元素的含量大于盆式绝缘子本体的Al元素含量时,可以确定异物为外来铝材料吸附在盆式绝缘子表面,并产生放电所致。

气体绝缘金属封闭开关设备盆式绝缘子放电故障原因

某220 kV变电站气体绝缘金属封闭开关设备盆式绝缘子发生放电故障,采用宏观观察、渗透检测、X射线检测等方法分析了发生放电故障的原因,并利用仿真软件计算了高电压环境下不同浇注间隙对电场的影响。结果表明:浇注间隙会使盆式绝缘子的电场发生畸变,在间隙深度和弧长相等的条件下,浇注间隙宽度越小,电场的畸变越大,间隙越容易被击穿,从而使得盆式绝缘子极易发生闪络现象。

气体绝缘金属封闭开关设备抗震性能有限元分析

抗震性能是高压开关设备、控制设备的重要性能。以云南某550 kV变电站气体绝缘金属封闭开关设备为研究对象,对其抗震性能进行有限元分析。应用Pro/E软件建立气体绝缘金属封闭开关设备三维实体模型,将Workbench软件作为仿真平台,以振型分解反应谱法为理论基础,基于有限元方法计算气体绝缘金属封闭开关设备在GB/T 13540—2009标准AG5抗震设计水平下的结构动力响应,提供安全设计指导,并为后续结构优化设计提供参考。

浮式发电船用气体绝缘金属封闭开关设备抗振可靠性研究

为保证GIS能够满足发电船的振动工况,在GIS的设计阶段需要对其结构进行相应的抗振仿真校核以及振动试验验证。目前,关于浮式发电船用GIS抗振仿真方法及抗振试验程序和标准较少,结合国内首个220 k V浮式发电船项目的GIS设计经验,对浮式发电船用GIS的抗振仿真方法及振动试验程序进行研究,为相关设计人员提供参考。

爆破片在气体绝缘金属封闭开关设备中使用失效的分析

在气体绝缘金属封闭开关设备中使用的爆破片,会出现各种异常失效情况,对电网的可靠运行造成影响。对爆破片在气体绝缘金属封闭开关设备中使用失效的多个案例进行分析,确认失效原因,为爆破片的安全使用提供参考。

气体绝缘金属封闭组合电器设备内部热缺陷关联表面温度分布特性分析

基于现场检测发现的GIS设备内部导体过热缺陷,运用红外技术获取GIS外壳表面温度分布,并对温度分布曲线特性进行了分析和研究。研究结果表明,GIS内部过热与外壳表面温度有一定的关联特性,内部过热点在GIS母线筒体表面纵向温度分布为从上至下递减的线性变化,且分布特性基本不受测点与过热点轴向距离的影响。GIS表面轴向温度分布与测点距过热点的轴向距离呈一元二次函数关系,且随着测点与过热点纵向距离的增大,其温度变化区间会逐渐减小。

气体绝缘金属封闭输电线路的研究现状及应用前景

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)由于其传输容量大、损耗小、安全性高以及环境友好等特点能够代替传统的架空线路或者电力电缆,可以用于大容量、长距离的电能传输。该研究概述了GIL设备的发展历史,介绍了GIL的特点和典型应用场合,总结了国内外GIL的应用现状以及关键技术问题,从制造加工和应用场合2个方面分析了GIL的发展前景。可以看出,经过40余a的发展,交流GIL设备的制造工艺日益成熟,结构更加紧凑,敷设方式更加多样,运行更加安全可靠,但受制于表面电荷积聚对绝缘性能的影响机理尚不明朗以及制造成本过高等因素,直流GIL设备的发展相对较为缓慢。随着电力行业的发展和科技的进步,未来GIL设备的研究会在绝缘件表面电荷特性、绝缘优化、新型替代气体以及低成本制造等关键技术问题方面取得突破,必将推动GIL设备获得更为广泛的应用,为我国保障电网"清洁、安全、自愈、经济、互动"的智能化运行提供必要的技术支撑。

特高压气体绝缘金属封闭输电线路绝缘设计

气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal-enclosed transmission line,GIL)是架空输电方式在地理或环境条件受限情况下的重要补充,在特高压工程中具有较好的应用前景。研究特高压GIL的绝缘设计关键技术,包括典型绝缘结构型式、间隙设计与优化、绝缘子设计与优化、金属微粒抑制和混合气体方案探讨。提出了GIL间隙设计的原则和电场控制值,优化设计了电连接的两段圆弧连接式倒角结构,较好地满足了电场控制值要求。提出了GIL绝缘子设计的原则和电场控制值,优化设计了一种屏蔽电极结构和绝缘子形状综合优化的盆式绝缘子结构,全面满足了电场控制值要求。分析了GIL中金属微粒的运动特性,指出需在绝缘子附近装设微粒陷阱,并开展金属微粒老练试验。分析了SF6/N2混合气体GIL的绝缘特性、设计原则及电场控制值,指出最优混合比为20%。所得研究结果有助于提升我国特高压GIL设计技术水平,促进设备研制工作。

气体绝缘金属封闭输电线路地震响应的薄弱部位及其响应规律

针对地震中气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的潜在故障问题,基于海南昌江某项目220 kV GIL物理结构,建立了三相输电管道水平敷设下的3维有限元模型,并提出依据现行设计规范模拟GIL地震响应的分析方法。首先通过模态分析获得了GIL结构的振型特性,利用反应谱分析方法研究了不同地震反应谱激励下GIL地震响应的薄弱部位;然后对不同地震激励下GIL的抗震性能进行了具体评估,并进一步对GIL薄弱部位的地震响应规律进行分析总结。结果表明:建模所依据的220 kV GIL输电管道结构能够耐受6度的地震烈度,但对于7度及以上的地震烈度,其有损坏的可能;绝缘子和导体是GIL结构地震响应的薄弱部位;合理选取绝缘子和导体的机械参数能有效提高GIL的抗震能力。

±500kV气体绝缘金属封闭输电线路绝缘尺寸设计

随着高压输变电设备如气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated transmission line,GIL)的大规模应用,内部支撑绝缘子的介电强度成为设备安全稳定运行的重要因素。限制GIL在直流输电中应用的2个重要因素分别是绝缘子表面电荷积聚和自由导电微粒的影响。在考虑这2种影响因素的情况下,借助有限元分析软件,设计±500 kV直流GIL的绝缘尺寸,包括GIL的内外径,内、外屏蔽电极和屏蔽坑,含氧化铝的环氧树脂盆式绝缘子的结构设计。此外,还提出直流GIL盆式绝缘子外形结构设计的3项原则,设计中考虑了表面电荷积聚和金属微粒对GIL绝缘水平的影响因素。设计结果达到预期目标,绝缘子和电极系统的等位线分布比较均匀,但是其耐电性能还有待实验的进一步检验。