适用于声源定位的气体绝缘输电线路超声导波传播特性研究

基于到达时间差(TDOA)的声源定位方法是当前气体绝缘输电线路(GIL)故障定位的主要方式,声波在GIL结构上的传输特性深刻影响着定位结果的准确性。为进一步提升故障定位精度,该文提出了考虑导波频散与多模态特性的GIL壳体声传输分析模型,以典型220 kV GIL管段为研究对象,建立声波传输有限元模型,研究了导波特性对故障定位的影响,确定了适用于故障定位的超声导波模态以及GIL非直管结构对该模态导波的衰减与时延量,通过现场定位试验验证了分析模型的可行性,为GIL声源故障定位系统的传感器配置与定位阈值设置提供了计算依据。结果表明,在20~60 kHz频带内,F(1,1)模态导波具有能量高、波形形状稳定、抗干扰能力强等特点,使用该模态导波进行故障定位精度较高。GIL非直管结构会对F(1,1)模态导波造成较大的幅值衰减与一定程度的时延,在故障定位中考虑非直管结构衰减与时延影响可以使定位误差降低60%以上。

±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。

特高压GIL绝缘子用微米氧化铝-氧化硅共混环氧复合材料的性能研究

特高压气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)电压等级高、输送容量大,对绝缘子耐受电、热、力综合作用能力的要求更高。本研究通过分别掺杂微米级氧化铝、氧化硅和氧化铝-氧化硅共混填料的方式制备了环氧复合材料,对共混体系力学、热学和电气性能等进行测试分析。结果表明:随着氧化铝填料体积占比的提高,复合材料的综合力学性能提升,微米氧化铝/环氧复合材料综合力学性能最佳。掺杂两种填料有助于提升共混体系的导热和耐电弧性能,但会略微降低玻璃化转变温度和增大热膨胀系数,当氧化铝和氧化硅填料体积比为1∶1时,复合材料的耐电弧时间可达186.63 s,导热系数可达1.198 W/(m·K)。随着氧化硅填料体积占比提高,环氧复合材料的介电常数减小,电气强度升高,体积电阻率增大,介质损耗减小。微米氧化硅/环氧复合材料工频电气强度最高,可达36.63 kV/mm。

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。

直流气体绝缘输电线路的绝缘设计

气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line,GIL)与架空线路相似但占地空间小、损耗低,在高压直流输电和特高压直流输电领域具有较大的应用空间。通过分析表面电荷和金属导电微粒对绝缘子沿面放电的影响,指出了绝缘子表面电荷积聚和自由金属导电微粒附着是降低直流GIL绝缘性能的重要原因。采用了使电场分布合理的方法,即半圆锥形盆式绝缘子的优化和表面电阻率阶梯分布的覆膜。设计了包括电极覆膜、微粒陷阱、驱赶电极和屏蔽环的直流GIL的绝缘结构。

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。

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。

气体绝缘输电线路(GIL)的应用及发展

本文分析气体绝缘输电线路的应用及发展,介绍GIL的特点与优势,分析GIL的应用现状,并对其发展形势进行前瞻。肯定气体绝缘输电线路的技术优势并总结目前在应用上的不足,为该类型输电线路的普及与优化提供理论参考。

两例气体绝缘输电线路(GIL)故障原因分析及处理

锦屏一级水电站气体绝缘输电线路（GIL）投运以来,出现了出线套管屏蔽导体尺寸不匹配及气隔漏气等故障。通过对故障进行查找及原因分析,问题得到了有效处理。GIL具有受大气环境影响小、对外不产生电磁干扰的优势,能应用于在空间有限的地方。GIL由西门子公司设计、制造并安装。锦屏电厂4回500 kV GIL（其中1回预留）由地下500 kV GIS室通过两个垂直高差约225 m的出线洞引出到地面出线场,每个引出线洞内布置2回GIL。

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。

气体绝缘输电线路(GIL)的监控系统

GIL的可靠性非常高,过去30年这类系统运行未出现重大故障记录,而且全球GIL安装长度超过110km。建立监控系统状态的理念非常重要。监控系统提供关于系统的指示并且是维护计划的输入源。

直流管道输电绝缘关键技术专题特约主编寄语

高压直流输电（HVDC）具有运行损耗小、输电调节快、输送容量大等优异特性，为我国的远距离能源输送提供了技术途径。但与此同时，由于土地资源日益稀缺，加之来自生态环境保护的巨大压力以及特殊地理区域的空间限制，以架空线路为主的传统电力传输通道也面临严峻的现实挑战。为支撑我国当前和未来的大规模电能输送需求，在输电通道方面亟需解决三个关键问题：①当前超特高压输电线路的走廊紧缺与空间限制问题，如复杂地理环境的大容量水电送出，大都市的电力集中接入，以及线路愈加频繁地跨江跨河等；②解决分布式能源的就地输送问题，如将离海岸的大规模风电送出，以及向孤立的岛屿及海上平台供电等；③面向“十三五”电力规划以及未来直流电网发展蓝图，须构建大容量、高可靠性、环境协调友好的电能传输通道。直流输电迫切需要建立一种新的电能传输模式，以解决容量、可靠性、占地、走廊、环保等多种束缚瓶颈，为此，直流气体绝缘输电线路（Gas Insulated transmission Lines,GIL）应运而生，愈加受到学术界和工业界的普遍重视。

世界最长气体绝缘特高压输电线路——苏通GIL综合管廊工程投运

2019年9月26日,有着“万里长江第一廊”之称、盘踞于长江江底的一条电力“蛟龙”——苏通GIL综合管廊工程正式投运。这标志着华东特高压交流双环网正式形成,对支撑区域电力供应,改善能源供给侧结构,促进地区经济、环境、社会可持续发展都有着重要意义。GIL是气体绝缘金属封闭输电线路的简称,它将高压载流导体封闭于金属壳体内,注入绝缘性能远远优于空气的SF6气体,极大地压缩了输电线路的空间尺寸,实现高度紧凑化、小型化设计,成为替代架空输电线路的紧凑型输电解决方案。这是我国在特高压交流输电领域取得的又一个重大技术成果。

“高压直流电缆与管道输电先进绝缘技术”专题征稿启事

高压柔性直流输电是目前解决远距离大容量输电通道和新能源规模化利用的大电网互联下的主流技术。作为构建直流电网的物理基础和关键设备,高压直流电缆与管道被认为是智能电网和未来全球能源互联网的重要组成部分,对于保障电力安全及可持续发展具有重要的工程和战略意义。

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。

考虑非弹性随机碰撞与SF_6/N_2混合气体影响的直流GIL球形金属微粒运动行为研究

针对直流气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission line,GIL)金属微粒污染物问题,研究球形金属微粒在其中的运动行为,采用贴合实际情境的同轴圆柱电极结构,建立直流GIL内球形金属微粒运动模型:纳入SF6/N2混合气体动力学参数,利用流体力学理论分析微粒运动过程中混合气体阻力的影响;同时考虑金属表面粗糙度影响,利用弹性力学中的碰撞理论分析金属微粒与导体及外壳的非弹性随机碰撞,实验结果验证了模型计算的可靠性。利用模型对微粒运动轨迹进行仿真分析,并根据微粒运动的分布情况提出微粒活跃度的概念,研究表明:微粒在导体与外壳间的谐振频率与微粒半径、SF6占比、绝缘气压呈负相关;微粒活跃度与随机反射角、电压幅值呈正相关,而随着微粒半径变化存在极大值。

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。

高压直流输电系统接地极对长输管道安全运行的影响

高压直流输电系统主要通过架空线和海底电缆长距离地输送电能,为了提高输送功率和接地极的运行效率,直流输电一般采用双极线路。高压直流输电系统接地极对金属管道安全运行的主要影响为腐蚀。接地极产生的强大电流通过管道防腐层破损处或排流装置进入管道后,将沿着管道传送至阴极保护系统,导致阴极保护系统不能正常运行,甚至造成恒电位仪损坏;系统对直接与管道相连接的阀门(特别是气液联动阀)影响巨大。为了防止电流流入管道系统,管线路由尽量远离接地极,同时应增设绝缘接头,缩短受干扰管线长度。对于管道附属设施的安全防护,建议设计时考虑在高压直流输电系统接地极影响范围内的站场和阀室前后安装绝缘接头。

直流GIL中盆式绝缘子表面电荷分布特性研究

绝缘材料的表面电荷是诱发沿面闪络的重要原因。为了研究气体绝缘输电线路（gasinsulatedmetal-enclosed transmissionline,GIL）中盆式绝缘子表面电荷的积聚特性,搭建了一套高气压下绝缘材料表面电荷实验与测量系统,实现了密闭腔体内绝缘子表面电位的全自动测量。所设计的同轴圆柱电极结构模拟了实际的GIL,用静电探头法测量了直流电压下0.5MPaSF6气体中缩比型盆式绝缘子表面电位分布。根据表面电位分布,应用高分辨率的电荷反演算法计算了绝缘子表面实际的电荷密度分布,算法中考虑了静电探头的影响。实验结果表明,表面电荷分布可分为两类不同的形态,第一类为沿中心电极对称分布的同极性电荷,第二类为条纹状分布的异极性电荷以及点状分布的单极性电荷。分析认为气体电导、绝缘子表面电导以及绝缘子体积电导分别对不同形态的电荷分布起主导作用。表面粗糙处理可以抑制第二类电荷积聚,无法抑制第一类电荷积聚,研究结果可为直流GIL的设计优化提供参考依据。

SF_6/N_2混合气体中金属微粒对GIL盆式绝缘子表面电荷积聚特性的影响

在0.5MPa 20%SF_6/N_2混合气体中,利用静电探头和电荷反演算法测量并计算了金属微粒附着时盆式绝缘子的表面电荷分布,并研究电压类型和金属微粒长度对表面电荷分布影响。结果表明,金属微粒将加剧绝缘子表面电荷积聚并严重畸变金属微粒处电场。在直流电压下绝缘子表面电荷存在三种积聚形态,即同极性电极注入电荷、金属微粒附近双极性电荷及随机分布电荷,而在雷电冲击电压下绝缘子表面仅存在金属微粒附近双极性电荷及随机分布电荷。当金属微粒超过5mm时,直流电压下注入电荷区的存在将导致金属微粒附近积聚电荷量减少,雷电冲击电压下随机分布电荷的存在也将导致金属微粒附近积聚电荷量减少。