特高压换流站气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)地震响应分析

为研究特高压换流站气体绝缘金属封闭输电线路的抗震性能,以某特高压换流站550 kV交流滤波器的进线气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)为研究对象,考虑不同类型支架对GIL外壳的约束作用、GIL内部三支柱绝缘子与GIL外壳不同类型连接以及GIL内部导体接头处的滑移等,建立由内导体、三支柱绝缘子、外壳以及支架组成的GIL精细化有限元模型,在三向地震动输入情况下进行时程响应分析,研究GIL–支架体系的地震响应特征及抗震薄弱位置。结果表明:不同高度处活动支架沿管道轴向的平均加速度放大系数均超过2;八度罕遇地震作用下,GIL内部导体接头处位移超出48 mm限值且外壳平均应力峰值响应超出容许应力值;在九度罕遇地震作用下,GIL内导体平均应力响应超出容许应力值。GIL的抗震薄弱位置为竖向转角处的内导体接头及外壳。在设计时,应重点关注活动支架的动力放大作用,控制GIL内导体接头的位移和外壳的应力响应。

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。

气体绝缘金属封闭输电线路及其应用

我国输电线路常经过地理和气象条件复杂的地区,社会经济的发展也使得线路走廊的选择成为一个日益严峻的问题。气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)具有输送容量大、布置灵活、与环境相互影响小以及不受灰尘、湿度和覆冰等外界环境因素影响等优点,适用于恶劣气象环境或廊道选择受限制的电力输送场合。分析比较了GIL与架空线路和常规高压电缆相比所具有的技术优点;介绍了GIL绝缘结构设计步骤、现场模块单元组装方式、结构发生位移时的补偿方法以及绝缘气体气压和密度监测方法;给出了国外主要GIL制造厂商及其产品的应用实例。随着GIL设计、安装及气体监测等技术日趋成熟,GIL可以成为电能输送的一种有效选择方案。

浅谈气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)设备的应用

气体绝缘封闭输电线路因其输送容量大、可靠性高,在核电和水电输电系统中得到广泛应用。

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。

基于粒子群优化深度置信网络的气体绝缘金属封闭开关设备局部放电模式识别

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)局部放电模式识别是其绝缘缺陷诊断和状态评估的重要部分,为实现放电类型的准确识别,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)深度置信网络(deep belief network,DBN)的局部放电模式识别方法。该方法通过PSO算法对DBN网络的权值参数进行优化,提高网络对局部放电特征的学习能力。首先,选取现场多平台的4种GIS局部放电类型监测数据组成样本集,用于对所提方法进行分析;其次,用改进的PSO算法结合样本数据确定DBN网络的初始最优权值参数,建立初始DBN网络;然后,利用训练样本对初始DBN网络进行训练,得到局部放电识别模型。最后,基于渤海油田岸电海上动力平台GIS的局部放电数据,采用多种不同局部放电识别模型对数据样本进行算例分析,结果表明:所提的PSO-DBN模型可有效识别GIS设备局部放电类型,相较于传统的DBN网络、多层前馈神经网络(back propagation,BP)、支持向量机(support vector machine,SVM)和卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)具有更高的准确识别率。

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。

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。

气体绝缘金属封闭式开关设备各模块的优化设计浅析

本文结合多年工程设计的工作经验及对110kV气体绝缘金属封闭开关设备的关键、重要结构的理解,对气体绝缘金属封闭开关设备的模块及其零部件的结构的标准化设计提出相应的优化建议,以提升工程师设计工作的准确率、效率,进而使产品具有更强的竞争力。

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。

气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子开裂的分析

绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备非常重要的部件之一,其作用主要是隔离气室、隔离电气以及支撑机械。而绝缘子开裂则是最常见的一种绝缘子故障类型,在特高压、超高压电力系统中会导致大面积停电,对社会造成比较严重的影响。本文首先简单介绍了气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子,并选取典型案例分析了气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子开裂情况,利用检测试验,分析了气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子发生开裂的具体原因, 深入探讨,提出了应对气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子开裂的有效对策,希望能对此问题进行有效改善。

气体绝缘金属封闭开关设备故障分析与对策

气体绝缘金属封闭开关设备的需求量最近几年表现出明显的增加趋势,进而也在一定程度上降低了组合电器的质量,在气体绝缘金属封闭开关设备运行的过程中常常发生各种故障,各种安全隐患问题也开始逐渐暴露。本次研究主要分析了气体绝缘金属封闭开关设备的常见典型故障,并详细分析了发生故障的具体原因,并制定了有关的防范对策,希望能提升气体绝缘金属封闭开关设备运行的安全性及稳定性,以便能更好为电力系统和电气设备服务。

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。

252 kV紧凑型气体绝缘金属封闭输电线路三相盆式绝缘子结构综合优化

为均匀252 kV紧凑型GIL三相盆式绝缘子表面电场和应力场分布,采用智能优化算法对其开展了综合优化研究。建立了三维有限元仿真计算模型,对3种结构三相盆式绝缘子的电场和应力场分布特性进行了比较,择优分析了典型结构参数对电场和应力场分布的影响规律。在此基础上,构建Bernstein方程描述绝缘子表面轮廓,讨论了相应的约束条件和简化方法,应用粒子群算法联合调用COMSOL及MATLAB实现了三相盆式绝缘子的智能结构优化。结果表明:与原始结构相比,优化后绝缘子表面合成场强、切向场强和第一主应力最大值分别下降了13.5%、16.0%、8.5%,均能满足控制值要求;不规则复杂轮廓优化方法能够有效改善252 kV紧凑型GIL电场和应力场分布。研究结果可为252 kV三相盆式绝缘子的结构设计与改进提供指导和参考。

800kV气体绝缘金属封闭输电线路及竖井安装

气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)因其传输容量大、可靠性高、电磁兼容性好等优点,正在广泛地应用于核电站、城市输电和大型水电站等场合。对于500kV及以上电压等级,1回GIL的输送容量相当于同电压等级的交链聚乙烯(XLPE)电缆两三回的输送容量。对拉西瓦水电站800kV GIL的结构、设计、制造及安装调试等特殊问题进行了介绍。特别对高海拔(2450m)、高落差(207m)场合(例如竖井中)安装GIL,给出了一些建议。对比发现,GIL与传统的电缆及全封闭组合电器(GIS)母线相比,在可靠性及经济性上有一定的优越性。