一种新型SF_(6)气体绝缘高压隔离开关的研制

随着我国的电力系统规模的不断扩大,电力设备的安全性、可靠性和易维护性已成为电力系统建设与发展的重要指标。高压隔离开关是电力系统中重要的电气设备之一,且数量众多,安装调试及维护工作量大,故障率高。本文针对传统型空气绝缘隔离开关存在的主要问题,研制出了一种新型的252kV SF_(6)气体绝缘隔离开关,该设备采用SF_(6)气体为绝缘介质,采用全封闭结构形式。意图解决户外空气绝缘高压隔离开关长期以来多种易发故障问题。本文重点介绍了其结构特点、工作原理以及结构仿真计算、试验情况,以及通过与空气绝缘隔离开关的对比,阐述了新型高压隔离开关的技术优势和经济效益优势,并对其应用前景和未来隔离开关方向进行了预测。

高压气体开关放电电极的显微结构表征

在不同放电条件下对高压气体开关进行单次放电实验,结果表明,随着峰值电流和传递电荷量增大,电极烧蚀范围逐渐增大,烧蚀坑面积和深度增大(凹坑深度达5.4μm),表面熔融化、熔融液滴铺展和表面微突起现象越显著,其中微突起主要来源于相对电极材料的溅射作用。针对钼和钨2种电极材料,研究高压气体开关多次工作电极的显微结构。可知开关表面均出现突起和裂纹等特征;钼开关电极表面烧蚀程度较严重,形成的颗粒突起较大(直径达30μm、高度达34μm),表面呈现的裂纹较宽(20μm)、较深(18μm)且数量较多,而且表面呈明显熔融态;而钨开关电极烧蚀程度较轻,表面出现一定数量尺寸较小的突起(最大直径为20μm,最大高度为18μm),裂纹少且尺寸小(宽度为5μm,深度为8μm)。

特高压气体绝缘开关设备特快速瞬态过电压的试验回路研究

为研究特高压气体绝缘开关设备(gas insulatedswitchgear,GIS)中的特快速瞬态过电压(very fast transientovervoltage,VFTO)规律,需要建立全尺寸的真型模拟试验回路。计算了1000kV GIS变电站和模拟试验回路在不同接线方式下的VFTO,指出1000kV GIS的VFTO模拟试验回路宜带有分支母线,比国家标准和IEC标准规定的无分支母线的简单试验回路更严格,从而提出新的VFTO试验回路,并推荐了测点布置方案和试验隔离开关型式。对所建成的VFTO试验回路进行试验,结果表明:无论是从VFTO实测波形还是从统计规律上看,试验回路均达到了设计的预期,对研究VFTO的特性发挥了重要作用。

应用SF_6气体分解产物的高压开关设备故障诊断

全封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)、SF6断路器等高压开关设备广泛应用于110 kV及以上电压等级的电网中,设备故障诊断及状态判断是亟待解决的关键问题。分析SF6开关设备发生放电、过热等故障产生的气体分解产物,提出不同故障类型的分解产物特征气体,比较设备故障诊断现有判据,提出开关设备故障现场预判的参考指标及综合诊断依据。给出基于SF6气体分解产物的开关设备故障诊断应用案例,分析悬浮电位放电、零件连接异常和导体异常发热故障等设备潜伏性缺陷诊断和GIS设备故障间隔定位,结果表明SF6气体分解产物的开关设备故障诊断技术具有可行性和广阔的应用前景。

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压特性的试验研究

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关操作产生的特快速瞬态过电压(very fast transientovervoltage,VFTO)会影响电气设备的安全运行,随着系统电压等级的提高,该影响会越来越严重,在特高压系统中尤为突出。为掌握特高压GIS的VFTO特性,在特高压GIS设备的VFTO试验回路进行了大规模GIS隔离开关操作试验,并对VFTO测量结果进行了统计分析。研究得到了VFTO全过程波形的波形特征、击穿次数、频率成份和残余电压分布,单次击穿波形的波形特征和振荡系数分布,及预充/不预充直流电压下的VFTO幅值特性,揭示了隔离开关加装阻尼电阻对VFTO的抑制作用。所获得的特高压GIS中的VFTO特性为进一步研究VFTO仿真和绝缘配合等提供了依据。

基于气体传感器技术的中高压开关柜过温监测系统

提出了一种利用气体传递过温信号的中高压开关柜过温监测系统。在对几种常用气体进行各方面性能比较的基础上,确定了以CO2作为过温信号的传递载体。在开关柜内易过温点安装CO2存储装置及释放机构。当易过温点的温度超过设定值时气体释放机构动作,释放CO2气体。安装在开关柜内的传感器监测到开关柜内CO2气体体积分数变化后,进行现场和后台告警。给出了系统工作原理及气体存储装置、释放机构和检测装置的具体设计。通过实验室测试和现场试运行的结果验证了系统能够迅速准确地监测到开关柜内的过温状况。

特高压气体绝缘开关设备的隔离开关残余电荷电压仿真分析

为研究特高压气体绝缘开关设备的隔离开关残余电荷电压特性及其仿真方法,首先分析了残余电荷电压的几种影响因素;并在真型试验平台上开展了大量试验研究,对气体绝缘开关设备隔离开关分闸空载短母线所产生的触头间隙重复击穿过程进行了分析。基于试验结果,采用一元线性回归法得到触头间隙的击穿特性表达式,并在此基础上得到了残余电荷电压统计特性的仿真方法。结果表明,触头间隙正、负极性击穿电压之比约为1.3：1;正极性击穿电场强度在22~26 k V/mm之间。减小隔离开关开断速度,增大正、负极性击穿电压之差,降低SF6绝缘耐受强度都可以降低高幅值残余电荷电压的出现概率。

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压测量用电容传感器的标定

为保证特高压气体绝缘开关设备(gas insulatedswitchgear,GIS)中特快速瞬态过电压(very fast transientovervoltage,VFTO)测量用手孔式电容传感器的准确性,必须对其进行标定。研制了用于电容传感器的标定系统,它由3种不同幅值及波形的脉冲源及相应测量系统组成。其中:低电压陡脉冲源用于校验电容传感器的高频特性;高电压陡脉冲源用于校验传感器在高压下的稳定性;低电压长波尾电源用于校验传感器的低频特性。水电阻分压器及金属膜电阻分压器用于测量3种脉冲源的输出波形,在标定电容分压器前,对电阻分压器的频率特性及线性度特性进行了试验。电容传感器的标定试验结果表明,华北电力大学和清华大学研制的电容传感器均具有良好的频率特性、线性度和稳定性,可以满足特高压GIS设备VFTO测量工作的需要。

特高压气体绝缘开关设备中电磁式电压互感器耐受特快速暂态过电压的特性分析

为满足系统同期合环的要求,特高压气体绝缘开关设备(GIS)中安装有电磁式电压互感器(IVT)。GIS内部隔离开关操作会产生特快速暂态过电压(VFTO),可能引起IVT绕组出现电压分布不均的问题。为掌握特高压工程用GIS IVT在VFTO下的耐受特性,采用仿真和实测相结合的方法对其绕组在VFTO下的电压分布进行了研究。建立了IVT的端口模型和绕组电压分布计算模型计算其端口VFTO和绕组电压分布,并通过陡前沿冲击电压下绕组电压分布试验予以验证。通过仿真计算,获得了特高压变电站IVT端口的典型VFTO波形及其作用下的绕组电压分布特性。计算表明电压沿绕组分布整体比较均匀,绕组端部匝间、层间开口位置电压分布相对集中,试验结果初步也验证了仿真结果。根据仿真和试验结果,校核了绕组电压分布集中位置的绝缘耐受能力。进一步说明在实际特高压工程中,IVT绝缘耐受VFTO具有足够的裕度;在产品的优化设计中须加强绕组首端匝间和层间绝缘,以进一步提高其VFTO耐受能力。

一种基于气体传感的新型中高压开关柜过温监测系统的研制

笔者提出了一种利用二氧化碳气体来传递过温信号的高压开关柜过温监测系统。该系统在开关柜内易过温点安装气体存储装置,在温度超过设定阀值时释出特定的气体。传感器检测到该气体浓度的变化后发出告警信号。该系统具有安装方便、性能可靠、成本低廉的优点,同时不会在开关柜内引入新的故障点。笔者给出了系统工作原理及气体的存储装置、释放机构和检测装置的具体设计。通过实验室测试和现场试运行的结果验证了该系统的正确性、有效性和工程实用性。

1100 kV特高压气体绝缘开关套管-支架体系抗震性能加固试验研究

气体绝缘开关（gas insulated switchgear,GIS）套管是特高压（ultra-high voltage,UHV）变电站中的重要设备。为提高某型1100 kV特高压GIS套管-支架体系的抗震性能,对该套管原有钢支架梁柱节点进行了加固,并增加了相应斜撑,对加固前后的套管-支架体系进行了振动台试验。结果表明：加固前原支架在不同地震作用下动力特性发生变化,抗震性能不满足相关规范要求。支架对套管地震响应有较大的放大作用,加固后的支架侧向刚度增强,支架顶部加速度反应谱峰值较加固前降低,且主要频率分量升高,与套管基频差异增加,套管-支架体系地震响应较加固前减小。支架对体系抗震性能有较大影响,加固后的支架能显著提高GIS套管-支架体系的抗震性能。

特高压气体绝缘组合开关设备中特快速瞬态过电压测量系统的标定

气体绝缘组合开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关操作会产生特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)。VFTO的全波形包含数十MHz的高频成分和准直流的低频成分。因此,VF-TO测量系统要有良好的瞬态响应和稳态响应特性,这就要求对测量系统的频率响应特性和分压比进行严格的标定。为此,利用阶跃波在均匀传输线中传输的原理,自行设计了阶跃电压行波发生装置,根据电容分压式测量系统输入和输出信号的关系,推导了在输入为理想阶跃信号的情况下,输出信号上升时间和测量系统3dB高频截止频率的关系,标定了测量系统的高频特性。根据测量系统低压臂时间常数和3dB低频截止频率的关系,标定了低频特性,测量系统带宽为0.003Hz～87.5MHz。对安装于实际GIS中的测量系统,使用已知幅值的工频和雷电波标定测量系统的分压比为6.6×105。可见,该测量系统满足对VFTO全过程波形进行测量的要求。

SF_6气体在中高压开关设备中的安全使用

由于SF6气体具有优越的绝缘性能、灭弧性能和散热性能,自20世纪60年代早期,SF6气体就被应用在电力输配电系统的高压设备中,20世纪80年代早期,出现了第一台用SF6气体绝缘的中压开关设备。目前SF6气体在高压领域主要应用于断路器、GIS组合电器和复合开关,以SF6气体为绝缘的设备中高压、超高压占绝对主导地位。在中压领域,主要应用在以SF6气体绝缘的高压开关成套设备(C—GIS、充气环网柜)、断路器及负荷开关等中。除用于高压开关设备外,SF6气体也开始向中高压输变电设备中的互感器、电容器、避雷器、熔断器、气体绝缘输电管道和变压器等领域发展。目前从12～1000kV的所有电压等级的电力设备都在广泛使用。中压领域虽仍以真空开关为主,但以SF6气体绝缘的设备增加很快。由于SF6气体的应用范围的扩大,对环境的影响在世界范围内引起广泛关注。2005年2月16日,旨在限制并减少全球温室气体排放的《京都议定书》正式生效,并规定发达国家应减少排放总量。SF6气体是《京都议定书》中规定的限制排放的六种温室气体之一,SF6气体向大气的排放主要是通过电力输变电设备在试验研究、生产制造、运输和运行以及检修过程中产生的。如何趋利避害,安全使用SF6气体已引起国内多方关注。我刊特邀请试验、使用、制造和管理的部分专家、技术人员对此开展讨论,以期对大家有所帮助。

SF_6气体在中高压开关设备中的安全使用

由于SF6气体具有优越的绝缘性能、灭弧性能和散热性能,自20世纪60年代初期,SF6气体就被应用在电力输配电系统的高压设备中。目前SF6气体在高压领域主要应用于断路器、GIS组合电器和复合开关,以SF6气体为绝缘的设备在高压、超高压占绝对主导地位。在中压领域主要应用在以SF6气体绝缘的高压开关成套设备(C-GIS、充气环网柜)、断路器和负荷开关等中。除用于高压开关设备外,SF6气体也开始向中高压输变电设备中的互感器、电容器、避雷器、熔断器、气体绝缘输电管道和变压器等领域应用发展。目前从12～1000kV的所有电压等级的电力设备都在使用。中压领域虽仍以真空开关为主,但以SF6气体绝缘的设备增加很快。由于SF6气体应用范围的扩大,对环境的影响在世界范围内引起广泛关注。2005年2月16日,旨在限制并减少全球温室气体排放的《京都议定书》正式生效,并规定发达国家应减少排放总量。SF6气体是《京都议定书》中规定的限制排放的6种温室气体之一,SF6气体向大气的排放主要是通过电力输变电设备在试验研究、生产制造、运输、运行以及检修过程中产生的。如何趋利避害,安全使用SF6气体也已引起国内多方关注。我刊特邀政策制定、研究和开关制造的部分专家、技术人员对此问题展开讨论,以期对读者有所帮助。

SF_6气体在中高压开关设备中的安全使用

由于SF6气体具有优越的绝缘性能、灭弧性能和散热性能,自20世纪60年代早期,SF6气体就被应用在电力输配电系统的高压设备中。目前SF6气体在高压领域主要应用于断路器、GIS组合电器和复合开关,以SF6气体为绝缘的设备在高压、超高压占绝对主导地位。在中压领域主要应用在以SF6气体绝缘的高压开关成套设备(C—GIS、充气环网柜)、断路器和负荷开关等中。除用于高压开关设备外,SF6气体也开始向中高压输变电设备中的互感器、电容器、避雷器、熔断器、气体绝缘输电管道和变压器等领域应用发展。目前从12～1000kV的所有电压等级的电力设备都在使用。中压领域虽仍以真空开关为主,但以SF6气体绝缘的设备增加很快。由于SF6气体应用范围的扩大,对环境的影响在世界范围内引起广泛关注。2005年2月16日,旨在限制并减少全球温室气体排放的《京都议定书》正式生效,并规定发达国家应减少排放总量。SF6气体是《京都议定书》中规定的限制排放的六种温室气体之一,SF6气体向大气的排放主要是通过电力输变电设备在试验研究、生产制造、运输、运行以及检修过程中产生的。如何趋利避害,安全使用SF6气体也已引起国内多方关注。我刊特邀请标准制定、检测和开关制造的部分专家、技术人员对此问题展开讨论,以期对读者有所帮助。

SF_6气体在高压开关设备中的应用

介绍了SF_6气体在高压开关设备中的应用情况,着重阐述了在全球减排温室气体的前提下,高压开关设备中对SF_6气体应用的新趋势(如使用混合气体、研制SF_6代用品等),并指出合理使用SF_6气体和管理是减少SF_6气体排放的关键。

SF6气体在高压开关设备中的用量在减少

SF6气体因有优异的绝缘、灭弧和散热性能，在相同条件下，其绝缘能力是空气、氮气的2．5倍，灭弧能力是空气的100倍。自20世纪60年代开始，SF6气体被广泛地应用于电力工业，电力工业用量占SF6气体总用量的80％以上，而电力工业中，主要用于开关设备，占其中80％以上。在开关设备中，高压及超高压开关设备占90％，而中压开关设备的占用气量约10％。

高压开关配电室SF_6气体浓度变送器标定系统的设计

采用目前先进的检测技术、控制技术、通讯技术、智能化技术;应用可编程控制器,以昆仑通泰组态软件为平台,设计了一套高压开关配电室SF6气体浓度变送器标定系统。本系统具有标定精度高、操作方便、标定速度快、自动统计、界面友好等特点。

SF_6气体在中高压开关设备中的安全使用

由于SF6气体具有优越的绝缘性能、灭弧性能和散热性能,自20世纪60年代早期,SF6气体就被应用在电力输配电系统的高压设备中。目前SF6气体在高压领域主要应用于断路器、GIS组合电器、复合开关,以SF6气体为绝缘的设备在高压、超高压占绝对主导地位。在中压领域主要应用在以SF6气体绝缘的高压开关成套设备(C—GIS、充气环网柜)、断路器和负荷开关等中。除用于高压开关设备外,SF6气体也开始向中高压输变电设备中的互感器、电容器、避雷器、熔断器、气体绝缘输电管道和变压器等领域应用发展。目前从12～1000kV的所有电压等级的电力设备都在使用。中压领域虽仍以真空开关为主,但以SF6气体绝缘的设备增加很快。由于SF6气体应用范围的扩大,对环境的影响在世界范围内引起广泛关注。2005年2月16日,旨在限制并减少全球温室气体排放的《京都议定书》正式生效,并规定发达国家应减少排放总量。SF6气体是《京都议定书》中规定的限制排放的六种温室气体之一,SF6气体向大气的排放主要是通过电力输变电设备在试验研究、生产制造、运输和运行以及检修过程中产生的。如何趋利避害,安全使用SF6气体也已引起国内多方关注。我刊特邀请回收设备管理、使用和制造的部分专家、技术人员对此展开讨论,以期对读者有所帮助。

高压气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的主要合资企业概况及产品

由于高压气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）具有占地面积极小、不受外界环境条件影响、可靠性高等优点，因此在我国电源电网建设中受到用户青睐。