110 kV EVT用氮气-固体复合绝缘式电容分压器的研制

提高电子式电压互感器绝缘水平和精度的关键是提高电容分压器的耐电压水平和分压比精度。采用内串式金属化薄膜电容器,工作场强取(1/3-1/2)薄膜额定电压的低场强设计和小于0.003 A/m低线电流密度的设计,并采取一系列的防氧化措施,既可以有效避免电容损失和使用寿命问题,又可以保证分压器长期运行精度。内部电容器单元之间按电位差高低排序安装,可以保证电容分压器的整体绝缘性能。

直流电压下GIS盆式绝缘子表面电荷及电场分布特性仿真研究

GIS中盆式绝缘子表面在外施直流电压时会积聚大量电荷使得沿面闪络电压大幅降低,从而引发一系列电气设备故障。基于上述问题,文中分析了盆式绝缘子表面电荷的来源与传导途径,采用有限元仿真计算方法构建了二维轴对称仿真模型以及设定相关参数,研究了电压极性、不同电压幅值以及电压极性反转对盆式绝缘子表面电荷分布的影响。结果表明,在直流电压下,凹面主要积聚与外施直流电压极性相反的电荷,凸面主要积聚与直流电压极性相同的电荷,且凹面积聚的电荷密度更大;在极性反转后-100 kV直流电压下,盆式绝缘子表面原先积聚的电荷密度呈现先增大后逐渐减小的趋势,随后转换极性并达到饱和,电场在靠近高压端以及盆式绝缘子沿面0~20 mm处的畸变程度较为明显。电场在盆式绝缘子表面电荷极性发生变化前出现峰值,相比较电荷达到饱和状态,此时盆式绝缘子凹面最大场强增加46%,凸面最大场强增加5.4%。该研究可为直流电压下盆式绝缘子表面电荷分布特性提供指导。

基于临界折射纵波法的盆式绝缘子法兰螺栓松动检测

盆式绝缘子是GIS的关键绝缘器件,与两侧气室法兰通过螺栓进行紧固连接,当螺栓松动时会导致盆式绝缘子应力分布不均,从而影响GIS运行的安全性和稳定性。文中提出了一种基于超声临界折射纵波(L_(CR))的盆式绝缘子法兰螺栓松动检测方法,根据L_(CR)波在盆式绝缘子法兰表面的传播声时差来反映螺栓松动情况。结果表明,当相邻螺栓松动时,L_(CR)波在松动螺栓之间的法兰表面声时差变化最大,且变化量大于24 ns;当不相邻螺栓松动时,L_(CR)波在松动螺栓正对的法兰表面声时差变化最大,且声时差变化量大于10 ns,并且螺栓松动程度越大,超声传播声时差变化量越大。该检测方法可实现对盆式绝缘子法兰螺栓松动的检测,判断螺栓松动数量及位置,具有一定的工程实用价值。

考虑温度梯度的高压直流GIL盆式绝缘子空间电荷仿真

在直流电压和温度梯度作用下,直流气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line,GIL)中盆式绝缘子内部易积聚空间电荷,引起局部电场畸变。因此,研究直流电压下盆式绝缘子内空间电荷积聚特性,对提高直流GIL的绝缘性能具有重要意义。以直流GIL盆式绝缘子为研究对象,基于2维双极性载流子模型,建立了电-热-流-电荷多物理场耦合模型,研究了不同温度分布、不同电压等级和不同极性电压下盆式绝缘子内空间电荷分布特性和电场分布规律。仿真结果表明:仿真模型能够有效地模拟盆式绝缘子内空间电荷和电场分布,在盆式绝缘子工作条件下,空间电荷主要积聚在金属与绝缘材料界面处,最大电荷密度为156.59 mC/m^(3),在一定程度上造成设备内部电场畸变。绝缘子在复杂工况下的空间电荷仿真可以解决电力设备难以直接测量空间电荷分布的难题,研究方法和结果可为直流GIL的绝缘优化设计和可靠运行提供理论支撑。

油浸式绝缘系统放电故障下气-液两相特征气体变化规律研究

油浸式系统中快速发展的放电故障具有产气量大、产气速率快等特点,以致于产生的特征气体来不及在油中溶解,绝大多数特征气体逸散至油面上进入瓦斯继电器,导致可用于变压器诊断及预警的大量有效气体无法及时达到溶解平衡,使得目前电力行业常用的油中溶解气体分析方法无法准确诊断故障。基于此,本文搭建油浸式绝缘系统快速发展放电故障下的油面气体产气规律研究试验平台,获取了油浸式绝缘系统在快速发展放电故障下的油面特征气体信息。结果表明:故障发生后的短时间内液相中特征气体浓度不会明显增加,而此时气相中存在大量特征气体;当系统中存在高能放电时,CO、CO_(2)、CH_(4)、H_(2)会在油面上大量汇集,这4种气体可作为高能放电故障表征依据;在此基础上,发生火花放电时,C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)也会在油面上汇集,可作为火花放电诊断辅助依据。

基于泄漏电流与热失重的盆式绝缘子活化能计算方法

盆式绝缘子作为气体绝缘金属封闭开关(GIS)的关键部件,长期受电热应力作用易发生绝缘缺陷与老化裂解,是GIS设备故障的主要原因之一。通过活化能表征可以有效地描述盆式绝缘子材料的劣化程度,因此开展盆式绝缘子劣化过程中活化能有效计算方法的研究具有重要意义。文中首先基于加速老化试验样本,开展热分析动力学研究,采用传统的热失重实验解析盆式绝缘子热解反应过程,并结合Flynn-WallOzawa法对盆式绝缘子的活化能进行计算;进一步地,建立基于泄漏电流计算电导活化能的方法,开展不同老化实验样本的电导活化能计算。最后与传统的Flynn-Wall-Ozawa法进行对比,分析发现两种方法的计算结果以及老化关联规律基本一致,进一步对两种方法在材料老化程度的表征手段与关联规律进行理论分析。上述研究为盆式绝缘子无损伤计算活化能的手段提供了理论指导与实验分析,有助于揭示盆式绝缘子的热解老化机理。

基于超声波的GIS盆式绝缘子螺栓松动程度监测方法

GIS中的重要组成部分盆式绝缘子主要通过法兰螺栓进行固定,但螺栓松动会导致盆式绝缘子受力不均甚至气体泄漏等问题,严重影响GIS运行的可靠性和安全性。文中提出了一种GIS盆式绝缘子法兰螺栓松动程度的超声波监测方法,利用压电传感器进行超声信号的激励与接收,并将压电传感器安装在待测螺栓所连接的法兰两侧,根据超声响应信号的能量衰减率来判断螺栓松动程度。通过实验研究了不同工况下超声响应信号能量及其衰减率的变化规律。结果表明,随着螺栓松动程度的增加,响应信号幅值逐渐下降,信号能量衰减率逐渐增大,单个螺栓松动且松动等级为3时信号能量衰减率可达40.8%;同时发现距离松动螺栓最近的压电传感器接收信号能量衰减率最大。该方法可实现GIS盆式绝缘子法兰螺栓松动程度监测,具有一定的工程应用价值。

交流GIS用紧凑型盆式绝缘子沿面绝缘特性研究

盆式绝缘子作为气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中核心元件,在保证绝缘强度前提下,为了减小设备体积,减少SF6气体使用量,文中以工程实际GIS用盆式绝缘子为研究对象,基于沿面电场优化开展了紧凑型盆式绝缘子方案设计,重点研究了盆子中心导体处倾斜角度、高压屏蔽电极根部到盆子中心导体距离及盆式绝缘子侧壁角度对切向场强的影响。仿真结果表明,紧凑型盆式绝缘子凹、凸侧面切向场强呈现单双峰结构变化,凸侧面最大切向场强大幅上升,整体最大切向场强降低5.5%;中心导体处倾斜角度为6°~8°时,凹面侧最大切向场强取得极小值。通过对文中设计的紧凑型盆式绝缘子进行负极性雷电冲击考核及裕度试验,绝缘裕度不减反增,高达1.35倍,为紧凑型盆式绝缘子的工程推广提供参考。

基于多物理场耦合的盆式绝缘子低频沿面闪络特性研究

为研究低频输电下GIS(气体绝缘金属封闭开关设备)中单相盆式绝缘子的沿面闪络特性,采用电-热-流体多物理场耦合仿真,考虑因集肤效应引起的温升变化以及材料性能参数的温度依赖特性,计算得到不同工作频率下盆式绝缘子的电磁损耗、温升特性与沿面电场分布。基于时间-体积理论,综合考虑温度对气固界面电场分布以及有效载流子产生速率的影响,计算得到不同电压幅值和频率下盆式绝缘子的沿面闪络概率。仿真结果表明:低频输电方式能够有效缓解电磁损耗,降低GIS罐体内的最高温度,在相同绝缘结构配置下具有更高的沿面闪络电压。研究成果可为校核不同工作频率下气体绝缘高压电气设备的绝缘水平提供理论依据。

高压输电线路绝缘索桥式带电跨越技术难点分析

在我国电网建设高速发展中,新建电力线路的交叉跨越问题日益增加,而在新型的跨越施工技术中应用中要合理应用现代技术手段,通过对迪尼玛索桥跨越施工技术、支撑钢抱杆安装流程、无人机展放迪尼玛绳技术和绝缘索桥安装流程进行新工艺以及新技术进行处理,则有利于满足不同环境中的不同建设需求。绝缘索桥式带电跨越施工技术作为一种新型施工技术,在施工中可以有效提高工作效率,节省施工资源,不受地形环境和跨越高度的限制,工程可以在带电的情况下,完成待建线路的施工跨越技术。对于电网的建设具有积极的推动作用。在电网项目建设中有一定的应用价值,有效提高整体效率,增加经济效益。

悬垂式玻璃绝缘子覆冰冰凌识别与评估方法研究

由于悬垂式玻璃绝缘子覆冰冰凌环境较为复杂、影响因素过多、特征难以提取,导致悬垂式玻璃绝缘子覆冰冰凌识别精准度较低。为此,提出了基于图像分析的悬垂式玻璃绝缘子覆冰冰凌识别与评估方法。采用领域平均法,对采集到的绝缘子覆冰冰凌图像进行平滑去噪处理。按照绝缘子形态参数,建立卷积神经网络层次结构。通过镜面成像原理,捕捉冰凌成像特征。按照现场环境参数,设定成像尺寸。通过换算,识别悬垂式玻璃绝缘子覆冰冰凌。根据历史数据模拟冰凌的风险指标,设置权重参数。通过权重比对,完成评估。试验结果表明,所提方法最低识别误差率为7%、评估均方根误差为0.15。应用该方法的图像更为清晰、细节保留效果更好。该方法能够有效实现悬垂式玻璃绝缘子覆冰冰凌识别,且识别与评估的精准度均较高。

屏蔽式固体绝缘环网柜故障在线监测系统搭建

分析了环网柜局部放电和断路器机械特性检测方法的研究现状,阐述了固体绝缘环网柜实施局部放电、断路器机械特性、温湿度、水浸情况及烟雾实时监测的必要性。基于此,为屏蔽式固体绝缘环网柜搭建智慧化、全方位的在线监测系统。其中,局部放电监测采用超高频和温度2项指标作为判别依据,而断路器机械特性监测基于电流分析搭建测试系统。经现场安装与调试,设备运行情况良好,监测数据稳定、准确,为业内固体绝缘环网柜在线监测系统的搭建提供一定参考。

新型363kV三相分箱盆式绝缘子设计与相关技术

结合本公司六氟化硫绝缘金属封闭开关设备开发项目的实际情况,简要分析了盆式绝缘子的结构特征后,从规格尺寸、机械强度以及绝缘强度三个角度出发,重点阐述了开发设计新型363kV三相分箱盆式绝缘子的关键技术,并通过电场分析计算与受力分析计算,验证了设备的设计效果,相关理论成果能够为三相分箱盆式绝缘子的优化设计提供理论参考和实践指导。

自由颗粒对盆式绝缘子绝缘特性的影响分析

针对某变电站500 kV金属封闭组合电器盆式绝缘子表面闪络故障,通过对盆式绝缘子进行工频耐受试验、局部放电试验和X射线探伤等技术手段,查找出粉尘、金属杂质等自由颗粒是引发故障的主要因素,并根据自由颗粒对盆式绝缘子绝缘特性的影响分析,提出在设计、运输、安装以及运维等环节的改进措施,为金属封闭组合电器设备的科学设计和安全运行提供参考。

矩阵式无线绝缘电阻测试装置在电力配网中的精确性和效率改进

随着电力配网自动化管理的不断发展,对电气设备绝缘电阻进行精确测量的需求日益增长。然而,传统的绝缘电阻测试方法存在操作步骤繁琐、安全风险高以及测试效率低等问题。本研究基于矩阵式无线绝缘电阻测试装置,旨在提升测试精确性和效率。通过优化测量电流和电压、自动化测试过程以及远程控制功能,实现快速、自动、精确的电气设备绝缘电阻测试。

GIS母线三相共箱盆式新型环保绝缘子

介绍新型126 kV三相共箱盆式绝缘子的设计特点,并利用有限元分析软件对绝缘性能和机械性能进行详细计算分析。模拟计算与试验结果表明,该绝缘子接地屏蔽环的设计结构能有效降低三相交接区电场强度;盆式绝缘子的环状凸台设计结构能够承受较高气压值;在浇注过程中,将特殊材质的界面剂涂抹在中心嵌件表面能有效提高嵌件与环氧树脂的黏结强度。该绝缘子顺利通过型式试验,进一步验证了设计结构具有较高绝缘性能和机械性能。

550kV GIS盆式绝缘子小型化设计(三)——缩比结构验证

为制造经小型化设计的550 kV盆式绝缘子并验证其电气性能,采用3D打印结合环氧树脂浇注工艺制备了1:10缩比绝缘子。首先,将氧化铝填料与光敏树脂复合作为低相对介电常数(3.98~4.20)3D打印浆料,根据光固化与流变特性确定填料含量及打印参数后,利用立体光固化3D打印机制备低介电常数的绝缘子主体。随后,将二氧化钛填料与环氧树脂复合作为高相对介电常数(11.32~14.58)真空浇注浆料,浇注至3D打印绝缘子预留的高介电常数区域内,加热固化完成缩比绝缘子的制造。0.2 MPa下SF6氛围中的工频耐压实验结果表明,优化后的绝缘结构具有更优的绝缘强度。相同绝缘距离下,几何形状优化绝缘子闪络电压较常规绝缘子提高13.6%,几何形状/介电分布联合优化的绝缘子提高13.8%;绝缘距离减少15%后,联合优化绝缘子耐电强度与常规绝缘子相当;当法兰侧“楔形”气隙内存在金属丝时,相同绝缘距离下,仅进行形状优化的绝缘子耐电强度提升幅度降低至6.7%,而联合优化绝缘子由于在法兰侧形成低电场区域,闪络电压仍可提高13.1%。结果表明,几何形状/介电分布联合优化绝缘子具有显著的绝缘优势。

一起500kV HGIS盆式绝缘子故障分析

针对一起多重雷击过程中发生的500 kV HGIS盆式绝缘子故障,采用故障树分析方法,重点从盆式绝缘子电场强度校核、制造质量、运行中遭受的雷电冲击过电压及开关开断产生的异物等方面开展了分析,认为该盆式绝缘子故障原因是长期运行中开断产生的微量粉尘积累并附着在法兰电场较高位置,引起电场畸变,在多重雷电过电压作用下,诱发了盆式绝缘子放电并彻底击穿。为防止盆式绝缘子损坏,在线路雷击跳闸后,应分析故障录波,及时发现多重雷击现象。对同塔架设线路存在感应电压异常的,应在条件允许的情况下开展HGIS气室内部清理,优化盆式绝缘子运行环境。

基于激光超声峰值重建算法的盆式绝缘子缺陷检测研究

基于激光超声技术研究了一种表面波的峰值重建算法,搭建二维激光激励扫描式激光超声检测盆式绝缘子的实验平台,对人工制作的气泡、杂质、裂纹缺陷进行检测研究,并对实际现场应用中带有裂纹故障的盆式绝缘子进行离线检测。结果表明:基于激光超声峰值重建算法重建的峰值图像能够较好地反映扫描区间盆式绝缘子的缺陷信息,证实了该方法可以实现对盆式绝缘子表面裂纹缺陷的离线检测。