特高压混合直流工程快速旁路保护用兆伏级SF_6间隙等离子体喷射触发特性及工程设计

在江苏白鹤滩±800 kV特高压混合直流工程中,受端交流侧三相接地故障穿越失败时,会在±400 kV柔直母线上产生高幅值过电压,严重威胁柔直阀组安全,而基于等离子体喷射的超快速旁路开关1 ms内将柔直母线快速接地保护柔直阀组是一种全新的解决方案。DC 400 kV触发间隙需满足高耐压(>1.2 MV)、低工作系数(<5%)、短延时(<1 ms)、大通流等严苛要求,而如何实现高气压、长间隙的可靠触发导通,并提出工程化设计方案是关键难题。为此搭建了增强型等离子体喷射触发间隙导通研究平台,重点研究触发电压、气压、间隙长度以及工作系数等关键影响因素对SF_(6)触发间隙导通特性的影响规律。结果表明,提升触发电压可显著提升触发导通概率、降低触发延时,但存在一定的饱和现象;在固定的工作电压下,随气压或间隙长度的增加,工作系数显著减小,导致触发延时骤增且导通概率急剧减小;在相同工作系数下,高气压短间隙的触发导通性能更强。据此提出满足特高压混合直流工程400 kV柔直母线快速接地用DC 400 kV间隙开关,间隙采用复合外套单间隙结构,轮转型触发腔设计实现多次触发。研制了触发间隙试验样机(间隙距离为10 cm、压强为0.5 MPa的SF_(6)),其雷电耐压>1250kV,临界可触发电压<50 kV,导通时延<0.5 ms。该研究结果为特高压混合直流输电系统中柔直阀组快速保护用兆伏级SF_6触发间隙工程应用提供了理论支持和工程初步设计方案。

直流输电系统用SF_6密度继电器风险分析

具有保护和控制作用的SF_6密度继电器被广泛应用于交直流输电系统,由于交直流输电系统在切断故障原理上存在差异,SF_6密度继电器的非正常动作风险在直流输电系统中明显高于交流输电系统,必须对其气体回路上的带电补气、气体测量等作业进行风险评估。分析了SF_6密度继电器在与外部气路连通瞬间的非正常动作所引起的风险,并加以试验验证;对直流输电系统SF_6绝缘设备的SF_6低压闭锁保护判据提出了改进建议,供业内人士参考。

浅谈GIS设备SF_6气体泄漏及气压低补气关键点分析

GIS设备运行过程中,SF_6气体泄漏会影响设备的稳定运行,频繁补气也会增加工作量,降低工作效率,甚至水分进入其中还会对GIS设备造成损失。为避免GIS设备SF_6气体泄漏影响发电厂正常工作,本文从设备质量、安装检修和运行不当几方面,分析了GIS设备SF_6气体泄漏原因,以及GIS设备SF_6气体泄漏检查技术,重点探究了GIS设备SF_6气压低补气关键点,希望能够对相关工作提供一定帮助。

LW14、LW15系列开关SF_6密度继电器的现场检测

介绍了电气设备中SF6密度继电器的现场检测原理、方法,提出检测过程存在的问题。

均匀电场下SF_6气体击穿电压的数值计算及光谱实验研究

根据流注理论建立反映SF_6气体放电过程中微观粒子动力学特性的流体动力学模型,将有限单元法（finite element method,FEM）与通量校正传输法（flux corrected transport,FCT）相结合,通过循环迭代求解气体的放电过程,得到其击穿电压及空间电子数密度分布。为了证明上述方法的正确性,以均匀电场中气体间隙5mm为例进行数值计算,并通过搭建气体放电光谱实验平台,测量其击穿电压以及导电通道内的等离子体谱线信息,采用Stark展宽法及光强比值法对谱线进行分析,得到电子数密度等参量。在此基础上,分析气体压强对击穿电压及等离子体导电通道内电子温度、电子数密度的影响,建立宏观参量与微观参量的对应关系。研究结果表明：当气压为0.1~0.4 MPa时,SF_6的击穿电压与压强基本呈线性关系,计算结果与实验值随气压的变化趋势一致,但存在一定误差,最大误差为15.51%。电子温度随气压的升高而逐渐下降,0.4 MPa时降低到3.68×10~4K。等离子体导电通道形成时,空间电子数密度分布均匀,计算得到的平均值与实测数据均随压强的升高而增大,其最大误差为17.02%。所得的实验数据能够在一定程度上验证计算方法的正确性。

非平衡态双温度SF_6等离子体电弧数学模型研究

笔者针对SF6断路器小电流开断过程中温度梯度、各粒子密度梯度较大等现象,对非平衡态等离子体双温度电弧模型进行研究。分析电子与离子及中性粒子的碰撞频率与碰撞截面对电导率的贡献,得到SF6等离子体电导率随温度和压力变化关系,进而建立小电流条件下非平衡态双温度电弧模型。在已建立小电流非平衡态双温度电弧模型基础上,将研究结果应用于126 kV SF6断路器开断容性小电流弧后介质恢复特性计算,得到计算结果与平衡态条件下相比是有差异的,此电弧模型的建立为非平衡态小电流数值计算提供了一种新的方法,研究结果对完善电器电弧理论具有重要意义。

基于ETG-通量校正传输法的短间隙SF_6/N_2混合气体流注放电数值仿真

利用粒子输运方程及耦合泊松方程,研究了短间隙中10%~90%SF_6/N_2混合气体在不同阶段的流注放电特性。针对流注头部粒子空间分布出现陡梯度问题,基于不均匀的三角元网格剖分,采用Euler-Taylor-Galerkin(ETG)格式对粒子连续性方程进行时间离散,利用通量校正传输法(FCT)对离散后的方程进行求解,可以明显提高计算准确度和减小数值扩散。基于以上算法,考虑电子与SF_6/N_2中性混合气体的电离、复合、吸附以及光电离等过程,对短间隙气体流注放电过程进行了仿真。仿真结果表明,初始场强的大小影响流注的发展,随着流注发展,流注头部空间电荷加剧了两极板间的电场畸变,间隙击穿时流注头部电子浓度达到10^(20)/m^3,最大空间场强达到114k V/cm;光电离对加速流注的形成和发展有很大的影响;仿真结果也验证了ETG-FCT法应用于气体放电研究的有效性。

一起330kV SF_6高压断路器非全相运行原因分析

文章记述了A变电站运行中发生的一起330 kV SF_6高压断路器非全相运行事故。分析指出事故发生的根本原因是该断路器B相操动机构拐臂输出轴严重卡滞,断路器B相无法合闸,同时该断路器采用的非全相保护继电器损坏,致使非全相保护失灵,最终导致断路器非全相运行;并针对早期设备上普遍使用的气囊式时间继电器提出了有效的技术改造方案。

稳定释放SF_6条件下孤岛面漏风规律试验研究

基于连续定量稳定释放SF_6测漏风的基本原理和假设,建立了孤岛面采空区漏风定量计算模型。在孤岛工作面开展漏风试验,利用建立的模型对定量测量点进行了计算。最后,结合漏风测试和采空区岩石冒落规律,分析了孤岛面的漏风规律,结果显示,在距离工作面较近的邻近采空区,回风侧漏风大于进风侧,且在回风侧邻近采空区巷道形成两个氧化带,增加了回风侧的自燃危险性。

气体绝缘开关设备内部故障下的SF_6气体分解产物特性研究

气体绝缘开关设备长期运行出现电弧、局部放电和过热等内部故障,产生多种SF_6气体分解产物,影响设备安全运行,因此,有必要研究设备故障下的SF_6气体分解产物特性,及时判断设备故障类型。从理论上分析开关设备在电弧放电、局部放电和异常发热情形下的SF_6气体分解机理,并开展电弧、局部放电和过热下的分解产物试验研究,对不同故障下的分解产物分布进行统计,提出以特征组分含量比值为特征参量,得到各故障模式下的特征参量范围,建立分解产物与设备故障的关系,为运行开关设备内部故障类型判断提供依据。

SF_6气体突发泄漏现场处置方案

1适用工作场所变电站安装有SF6设备的高压室;SF6设备安装、检修、试验、运行等的工作现场;技能培训中心涉及SF6气体的实训基地（高压SF6断路器实训室、GIS设备实训室、SF6互感器实训室、SF6变压器实训室、SF6气体回收处理实训室）等场所;SF6气体生产、灌装、采样、试验分析等场所;SF6设备附近的电缆沟等处。

±800kV特高压直流工程中SF_6绝缘TA故障分析

分析±800kV特高压直流工程中SF_6绝缘电流互感器故障的原因,并提出改进建议。

非平衡态SF_6等离子体弛豫特性研究

从等离子体动力学的角度出发,求解描述带电粒子碰撞过程的Fokker-Planck动力学方程,计算非平衡态下SF_6等离子体中电子的慢化频率、偏转频率、平行扩散频率和动能交换频率,分析了电子速度减慢、动能耗散以及电子与重粒子间动能传递的能力;求解粒子间能量变化率,得到电子-电子、电子-重粒子、重粒子-重粒子间通过碰撞达到温度平衡所用的时间。研究结果表明:SF_6等离子体由非平衡态向平衡态过渡所需的时间应该采用电子-重粒子间的温度平衡时间表征,压强0.1~2.0 MPa下,当SF_6气体处于绝缘介质和导电通道临界状态时(等离子体温度3 500~4 000 K),SF_6等离子体由非平衡态过渡到平衡态所用的时间在9.5~535.9μs;高压SF_6断路器介质恢复(热恢复过程持续时间10μs左右)和隔离开关多次重燃(单次燃弧持续时间小于10μs)等过程中的非平衡态SF_6等离子体很难过渡到平衡态。

纳秒脉冲下SF_6中的沿面闪络特性

通过搭建SF_6气体中的沿面闪络实验平台,研究了上升时间约为30 ns的脉冲高压下不同角度圆台形试样的沿面闪络特性。利用电压电流波形得到闪络通道的阻抗变化特性,并对闪络过程机理进行讨论。结果表明:相同高度试样的沿面闪络电压随角度的增加而增大;相同沿面距离试样的沿面闪络电压随角度的增加而减小。沿面距离与表面电场不均匀系数是影响不同形状试样沿面闪络电压差异的主要原因。

基于红外吸收光谱法检测SF_6分解气体的仿真与实验研究

为研究红外吸收光谱法在SF_6分解气体检测分析中的应用,通过仿真计算得到了SF_6特征分解气体的红外吸收特征光谱,并确定了3种目标检测气体(CO、SO2、H2S)的红外特征频谱;依据红外光谱检测原理,设计了基于FTIR的SF_6分解气体检测系统,使用该检测系统对实验样气进行测试实验。结果表明:基于FTIR的SF_6分解气体检测系统能够有效地对目标检测气体进行定性及定量分析,可应用于SF_6分解气体的在线监测。

层次分析法在SF_6断路器状态量权重确定中的应用

为了更加客观地评价SF_6断路器运行状态,必须采用合理的方法确定SF_6断路器状态量的权重。对层次分析法的原理和计算权重的步骤进行了深入研究,并将其运用于SF_6断路器状态量确定中。分析了故障SF_6断路器的故障层次,根据统计数据确定状态量,分层确定各个状态量的权重,最后得到各状态量的故障权重值,通过现场故障分析验证了层次分析法可以合理确定SF_6断路器状态量权重值。

绝缘材料受热对SF_6气体分解物影响的试验研究

对绝缘材料受热时SF_6气体分解物中的SO_2和H_2S含量进行了详细的分析研究。通过大量的试验,分别研究和分析了电气绝缘材料加热时间、加热温度及SF_6气体的压强等因素对SF_6分解物中SO_2和H_2S含量的影响,并在各因素下对有吸附剂和无吸附剂时SO_2和H_2S含量进行了对比试验研究和分析。本文结果对根据SF_6分解物含量进行SF_6设备状态判断和缺陷、故障判断以及为电气设备带电检测提供参考。

SF_6电气设备绝缘状态在线监测系统的研制及应用

对前期研制的在线监测系统不足之处进行优化,研制出SF_6电气设备绝缘状态在线监测系统,实现了单对多的监测目标。一台系统可同时监测3台SF_6设备中SO_2含量、SF_6纯度及湿度,并通过61850转换模块,将监测信息接入贵州电网变电设备在线监测及状态评价系统主网平台,全网远程监控,便于对设备状态进行综合评估。经第三方检验和现场应用,研制的SF_6电气设备绝缘状态在线监测系统满足应用要求。

福建惠安核电厂址SF_6示踪试验研究

2 0 0 2年 7月在福建惠安核电拟选厂址复杂地形进行了 15次SF6示踪试验 .试验发现 ,在不同天气条件下 ,SF6烟羽呈现过宽、过窄扩散及越山、绕流等现象 .将此次试验推荐的扩散参数与P G扩散参数系及其它实验结果进行了比较分析 .

SF_6分解组分的红外光谱定量测定

SF6发生局部放电时会生成一定的稳定特征分解组分,利用这些特征组分可以监测GIS内部绝缘状态。分别采用SF6气体与高纯氮气作为红外检测背景气体获取SF6分解组分的光谱图进行了比较,选取SF6作为红外检测背景气体。测量了SOF2、SO2F2、SO2、CO标准气体的红外吸收光谱图,选取了其最优吸收峰,计算了最优峰处的吸光系数。对局部放电试验装置进行了放电量标定,在5个局部放电量下进行多组红外检测,结果表明存在临界放电量,不同放电时间和放电量下各组分产气率不同。SOF2、SO2F2的产气率随放电量及放电时间变化较有规律,可以用产气率反演局部放电程度;SO2和CO产气率变化复杂,但其变化趋势同样可以用于表征内部绝缘状态。