直流GIL中自由线形金属微粒的运动与放电特性

针对直流GIL中较常见且具有严重影响的自由线形金属微粒,搭建了贴合实际工况的封闭式同轴圆柱电极平台,同时使用高速相机和局放监测手段观测线形金属微粒的运动、局放与击穿行为。定量获得了微粒长度对站立与跳跃两种不同运动模式发生概率的影响;拍摄了站立线形微粒引起的电晕图像,同时监测、提取并统计微粒引起的局部放电情况;记录金属微粒引起的击穿图像,并基于流注理论分析了自由线形金属微粒引起的气隙击穿特性。研究表明:线形微粒的起动场强与微粒的长度基本无关,而与微粒的半径开方成正比,微粒越短,起动后越易达到跳跃运动状态,而微粒越长,越易保持站立状态;微粒引起的局部放电随着微粒长度的增大而更加剧烈;对于跳跃的自由线形微粒,其引起的微放电击穿间距随着微粒长度的增加而增加,击穿电压随着微粒长度的增加而降低。

温度对直流GIL绝缘子电荷积聚特性的影响

研究直流电压下绝缘子表面电荷积聚问题对于推进直流气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)的发展至关重要。现有试验研究中均未考虑温度对电荷积聚的影响,难以获得用于实际工程中的直流GIL绝缘子电荷积聚情况。而仿真计算仅从理论上分析了温度对电荷积聚的影响规律,尚缺乏有效的实验验证。为了解决上述问题,该文设计了可模拟直流GIL导杆发热现象的绝缘子表面电位测量试验平台,并设计了同轴圆柱结构试验模型。研制了紧凑型静电位测量系统对不同温度下绝缘子的表面电位进行了测量,掌握了直流GIL导杆温度对绝缘子电荷积聚特性的影响。试验结果表明:当中心电极温度由室温升高至70℃时,在正极性电压作用下,绝缘子平均表面电位由278V增大至1670V(501%);在负极性电压作用下,绝缘子平均表面电位为负,绝对值由460V增大至1507V(228%)。因此,在进行绝缘优化设计时,需要考虑温度的影响,该研究可为直流GIL绝缘优化设计提供参考。

SF6及SF6/N2中分解气体在气体绝缘传输管道内的扩散特性计算

为明确气体绝缘传输线或称气体绝缘输电管道(GIL)内分解气体的扩散过程及其对化学检测法的影响,基于Fick定律和Fuller-Schettler-Giddings(FSG)方程建立GIL内分解气体在SF6及SF6/N2中的扩散模型。利用密度泛函理论(DFT)和范德华表面分析,得到了分子扩散体积Vd的预测方法。通过有限元法(FEM)对不同温度T、压力p及SF6混合比φSF6下的扩散过程进行计算,并结合理论分析及多元非线性拟合,得到八种主要特征分解气体浓度的时域和空间预测模型。结果表明,分解气体的扩散主要与扩散系数DG有关,T、p以及φSF6对于扩散过程的影响也主要体现在扩散系数上,且温度对扩散系数的影响要小于压力p和SF6混合比φSF6。各分解气体浓度cG随距离的增加呈指数衰减,随时间的增加呈指数增长。扩散过程会使检测处和缺陷源头处间的cG产生差异,从而影响化学检测法的准确性。此外,在扩散作用下,各类特征气体在绝缘诊断中的权重也会发生改变。