550kV/8000A大容量SF_(6)充气式套管温升特性的仿真研究

为研究550 kV/8000 A大容量SF_(6)充气套管的温升特性,建立了550 kV/8000 A大容量SF_(6)充气套管多物理场耦合模型,利用ANSYS软件,综合考虑涡流效应、集肤效应、重力作用、热对流、热辐射等因素,计算分析了1.1倍额定电流(8000 A),即8800 A电流条件下套管的温度场与气流场分布规律,并进行了550 kV/8000 A SF_(6)充气套管的温升试验,验证了仿真结果的正确性。最后仿真分析了外部风速、气体压强、负载电流、中心导体外径等4种影响因素对套管温升特性的影响。研究结果表明:最高温度位于套管内中心导体上部的小孔下方,最高温度为363 K,从整体角度看,套管上方的温度高于下方;仿真结果与试验结果一致性较好,误差在8%以内;套管的温升随外部风速的增大明显降低,但降幅逐渐减小;套管的温升随着气体压强的增大而降低;电流越大,产生的焦耳热越多,负载电流直接影响导体温升;套管的温升随着中心导体外径的减小而增大。研究内容为大容量高压SF_(6)充气套管的设计工作提供了理论借鉴。

一种SF_(6)快速充气装置的设计与应用

SF_(6)压力下降会导致电气设备内部绝缘降低,引发跳闸,影响电力系统的稳定运行。SF_(6)设备带电补气是针对压力下降的重要运维手段,但传统的充气工具存在型号不通用、装配繁杂、充气距离有限、气瓶搬运困难、无安全措施等不足。因此,在传统充气工具基础上提出一种改进的快速充气装置,并为该装置引入公-母快速接头、增加安全阀设计、延长充气管道。通过开展气密性试验、可靠性试验、安全阀试验,证明该快速充气装置具有良好的气密性和可靠性,安全阀能发挥紧急切断管路的作用。该装置具有拆装便捷、接口通用、充气距离延长、无需搬运气瓶、紧急隔离措施等优点,对提高电力系统SF_(6)带电补气作业效率和安全性具有重要意义。

500kV SF_(6)瓷质套管多工况仿真与故障分析

SF_(6)填充式瓷质高压套管的炸裂事故对电力系统的稳定运行十分不利,同时也给相关工作人员的人身安全造成了极大威胁。近年来,我国北方发生了多起SF_(6)瓷质套管炸裂事件,但事故原因尚未明确。因此,该类套管在多种工况下的运行特性还需要更加深入的分析。针对这一问题,该文对500kV电压等级的SF_(6)填充式瓷质高压套管在电场、电热耦合场中的运行特性进行仿真,考虑了积污、雨雪环境等外绝缘因素,以及套管内温度分布、低温下套管内壁SF_(6)气体液化等因素对于套管内部气体主绝缘特性的影响。仿真计算结果表明,雨雪、积污等外绝缘因素以及温度分布对于套管内电场分布的影响较小,因此基本不会成为套管炸裂事故的诱因;但在低温环境下,SF_(6)气体在套管内壁上的液化现象会引起液膜端部电场激增,甚至可能导致局部电场高于SF_(6)气体的击穿场强,从而致使绝缘失效、气体放电等情况发生,最终引发瓷质套管炸裂事故。

变电站三通式SF_(6)高压断路器气体充气装置的研制

SF_(6)高压断路器是电网中的重要元件,对电网运行的安全可靠性有着重要影响。在SF_(6)高压断路器气体补气时,由于设备生产厂家不同,所采用的充气接头也大有不同,进而导致SF_(6)气体充气工作效率较低,难以保证断路器安全稳定运行的须求。因此,介绍了一种三通式SF_(6)高压断路器气体充气装置的研制过程,该装置可实现对变电站SF_(6)高压断路器快速充气,保证电力设备正常运行。在实际工作中推广应用,极大地提高了检修效率,保证了电网安全稳定运行。

便携式SF_(6)加热箱的设计应用

SF_(6)是一种应用广泛的绝缘灭弧气体材料,在110 kV及以上电压等级的GIS设备上应用普遍。其中GIS充气的效率是提高工作效率和SF_(6)使用效率的关键因素,进行相关试验后发现充气时气瓶内由于温度和压力下降,会导致充气效率下降,原因为SF_(6)气液相平衡的状态导致汽化效率降低从而影响充气效率。因此采取设计SF_(6)加热装置持续为SF_(6)气瓶加热提供持续热源保证SF_(6)汽化效率,从而提高充气效率。

SF_(6)设备全能充气管的研制

针对目前SF_(6)设备补气过程中“选头、配管、拆管、回收、运瓶”五大作业步骤中的难点,提出了一种SF_(6)设备全能充气管设计,实现了“充气头精量分类、充气头快接、截气阀增管锁气、缓压气囊储存更换充气头区间压力、增设回收管道尾气快接头”五项技术突破,有效提高了作业效率,实现了风险规避,杜绝了SF_(6)气体对环境的排放。

基于回路时差法的SF_(6)自动充气设备GIS检测技术研究

为提高SF_(6)(六氟化硫)自动充气设备的使用效率,该文基于回路时差法在SF_(6)自动充气设备工作时利用GIS(Gas Insulated Switchgear)检测技术进行研究。根据GIS检测技术中的特高频感受器(UHF)对SF_(6)自动充气设备局部放电时产生的UHF信号进行收集,通过回路时差法进行计算分析,利用时差数值分析SF_(6)自动充气设备的带电状态。研究结果表明,在利用GIS检测技术对SF_(6)自动充气设备进行检测时,设备附近的时差会随着检测设备与被检测设备之间距离的不同而发生一定的改变,因此可以根据检测距离对被检测设备局部放电的位置进行定位,从而准确进行故障维修。该研究为SF_(6)自动充气设备的使用提供技术保障,并为GIS检测技术的完善做出了贡献。

提高严寒地区SF_(6)充气效率设备的研制

阐述一种利用联充接头与水浴加热相结合的方法提高SF_(6)充气效率的设备。实践表明,使用该充气设备能大大缩短充气时间,解决了特高压工程锡盟换流站GIS设备安装工期紧张的问题。该设备能推广至各严寒地区SF_(6)充装现场。

SF_(6)气体快速充气设备的研发及其运用研究

GIS设备中主要由隔离开关、电压互感器、避雷器、断路器、电缆终端、接地开关、电流互感器、母线以及进出线套管等设备。通过优化处理,经由绝缘性能突出的SF_(6)气体所研制的绝缘与灭弧媒介有机地构建起系统化的结构。阐述SF_(6)气体的物理和化学属性,分析其核心功能,探讨中核运行三厂GIS中SF_(6)气体检查及试验内容,据此阐发SF_(6)气体快速充气设备的研发及其运用内容。