550kV气体绝缘母线大电流工况下温升特性分析

探究气体绝缘母线在超高压大电流工况下的温升特性对设备的正常运行以及监测维护意义重大。然而,在长期大电流负荷运行下,因接触异常等原因导致母线在较小封闭空间内产生大量热量,极易造成局部过热严重威胁设备安全运行。针对这一问题,本文以550kV气体绝缘母线为研究对象,构建了考虑接触电阻的3维电磁-温度-流体多场耦合模型,计算其在1.1倍额定电流(8800A)、气压0.3MPa条件下的母线温度分布,并搭建了大电流温升试验平台进行验证,试验测量结果与仿真结果吻合度高。基于验证后的可靠模型,进一步探究了通流水平、SF_(6)气压及接触状态对母线温度分布的影响规律。结果表明:母线最高温度位于盆子凹面处电接触部位顶部(约为54℃),该端触头上方SF_(6)温度比导杆上方高近15℃,凹面处触头径向温度梯度明显低于凸面处触头径向温度梯度;在非等温自然对流的情况下,母线温度整体呈径向上高下低、轴向端部高中间低的规律分布;母线温度随通流水平提高呈非线性上升、随SF_(6)气压增大呈近似线性下降,可在一定范围内提高设备绝缘气体压强以降低设备运行温度;异常电接触处温度随阻值增大近似线性增加,而电接触异常往往是母线过热的主要风险点。研究结果可为超高压大电流气体绝缘设备产品设计及状态监测提供参考。

一起500kVGIL管母支柱绝缘子故障分析

为了分析某换流站的一起500 kV GIL管母支柱绝缘子故障,对故障GIL开展解体检查、结构原理分析、重力影响分析、导体膨胀仿真计算、绝缘子浇注工艺分析、绝缘子装配工艺分析等。通过研究分析,确定了GIL故障原因为三支柱绝缘子铝质金属表面与绝缘体之间存在微小间隙缺陷,在生产、运输、安装、运行等过程中小间隙逐渐扩展、劣化,最终导致击穿放电。最后从强化生产工艺控制、提升出厂检测标准、提高运输过程管控要求、加强现场超声波带电局放测试几方面提出改进建议,为后续GIL生产、运输、运维等方面提供借鉴。

10 kV管型绝缘母线典型缺陷下的电场畸变分析

变电站管型绝缘母线接头潮气侵入和残留导电微粒是其常见缺陷,缺陷导致接头电场分布发生畸变,危及其绝缘性能,甚至发生绝缘击穿、烧毁等事故。本文采用有限元多物理场仿真技术,基于实际结构构建了绕包式管型绝缘母线接头模型,分别在金属屏蔽层与主绝缘层界面、主绝缘层与内密封层界面设置长度分别为10、30、50 mm的3种不同水膜和半径为0.5 mm的半圆形导电杂质,利用COMSOL软件进行电场仿真分析,研究不同缺陷位于不同界面对管型绝缘母线接头电场分布的影响。结果表明:水膜和导电杂质都会对绝缘带材界面电场分布产生不同程度的影响,缺陷内部场强下降,缺陷边缘场强剧增,其中绝缘界面残留导电微粒时电场畸变情况比水分侵入时更加严重,更易发生绝缘击穿事故,应加强端部密封和严防导电微粒残留。

沿海核电厂输变电设备绝缘材料在台风产生盐害情况下绝缘降低发生闪络导致丧失厂外电有关现象的研究

2020年9月,韩国8台核电机组因台风“美莎克”(2020年9月3日)和“海神”(2020年9月7日)发生丧失厂外电源事件。发生此事件是由于核电厂与外部变电站及相关设施之间的输电线以及绝缘材料路出现问题。本文调查分析了丧失厂外电的原因和事故序列,判断事件主要原因为输变电设备绝缘材料在台风产生盐害情况下绝缘降低发生闪络导致丧失厂外电。同时,梳理了国内外类似盐害现象导致绝缘降低的事件,研究盐害引起绝缘降低发生的闪络现象,得出研究结论并提出合理改进建议。

基于电流不平衡度的GIS倒母线刀闸位置判别方法

针对当前220 kV GIS站倒母线过程中刀闸传动连杆断裂或传动机构脱落无法在线监测的问题,从倒母线过程中某间隔刀闸分、合前后母联三相电流变化的特点出发,通过分析母联三相电流的不平衡度和变化量的不平衡度,找出了刀闸分、合前后母联电流的变化特征,并根据此特征实现了三相刀闸位置的正确判断,同时设计了刀闸位置不对应在线报警逻辑判别表,实现了刀闸位置异常时能够发出报警信号提醒操作人员,为同类刀闸或开关位置不对应的问题提供了很好的解决方案。

带电更换500 kV管型母线V型绝缘子串的技术研究

本文深入探讨了带电作业技术在500 kV输电线路中更换管型母线V型绝缘子串的应用。针对传统停电更换方法的局限性,提出了一种创新的带电更换方法,并详细分析了其技术要点、操作步骤及安全措施。通过理论分析与现场实践验证,该方法在提高作业效率、保障供电可靠性及降低安全风险方面展现出显著优势。

一种提高中低压开关柜电流母排散热效率的措施

电流母排是中低压开关柜中主要的发热部件之一,有效抑制其温升对确保开关柜安全可靠运行具有重要意义。抑制母排温升的现有措施大多不够经济或操作、实施较为复杂。本文依据传热学理论,提出采用适当厚度、传热系数较好的绝缘材料对电流母排进行包裹,以提高母排散热效率,从而达到抑制母排温升的目的。理论推导得到了电流母排散热效率的解析模型,数值计算和有限元仿真分析均验证了所提出措施的有效性;基于解析模型分析了该措施的适用范围;并通过物理实验验证了所提出方法的有效性。研究结果表明,针对多种常用型号的母排,其温度随绝缘层厚度的增加先降低,后升高;包裹用绝缘材料的导热性能越好,散热效果改善越明显;本文提出的改善散热措施适用于采用自然对流散热的中低压开关柜。

252kV GIS用SF6/N_(2)混合气体局放特性研究

为了研究工频电压下SF_(6)/N_(2)混合气体的局放特性及其在GIS中的工程应用前景,文中设计了尖端、气隙两种GIS局放缺陷模型并进行了电场仿真分析,搭建了252 kV GIS局放试验样机,在绝缘等效基础上分别进行了不同气体混合比(2∶8、3∶7、4∶6)、不同气压(0.4、0.5、0.6 MPa)条件下SF_(6)/N_(2)混合气体的局放试验。仿真及试验结果表明:SF_(6)/N_(2)混合气体的局放起始电压、熄灭电压、视在放电量均小于纯SF_(6),说明SF_(6)加入N_(2)可以降低其对电场畸变的敏感程度。通过对比SF_(6)/N_(2)混合气体和纯SF_(6)之间的局放图谱,发现SF_(6)/N_(2)混合气体与同等工频绝缘强度的纯SF_(6)局放水平相当,在不改变现有GIS结构和设计原则的前提下可以替代纯SF_(6)。

保温隔热油管井筒温度分布计算耦合模型

“保温隔热油管+设置了导电铜质母带的保温隔热油管”在老油田二次开发“重构注采关系、重构地面工艺流程”中取得了很好的应用效果。准确计算下入深度的组合方式,既可以满足油田开发的需要,又可以节约采购成本。为此,建立了井筒内井轴温度场控制方程,构建了井筒温度分布模型,阐明了油井井筒内半径与套管外半径之间的综合传热系数,保证了温度分布模型求解的稳定性和收敛性。对50余口油井进行的井筒温度分析和保温隔热油管组合下深设计实践表明,井口温度平均提高18.4℃,井口回压平均降低0.47 MPa,既满足了井筒原油举升、又满足了地面单管集油进站的条件。建立的模型也可为自喷井、注氮气井等保温隔热油管工艺参数设计提供理论依据。

水电站离相封闭母线绝缘异常分析与处理方法

离相封闭母线是广泛应用于发电厂发变组系统引出线及分支回路的一种大电流传输装置,随着紧凑型发电厂的发展,封母也逐渐暴露出一些问题。本文以某水电站一起离相封闭母线绝缘异常案例展开分析,重点推荐运用分相分段法逐渐缩小故障范围,结合封母外观异象有效锁定重点部位,由可拆卸外壳伸缩节作为观察和测量窗口,展开分析定位故障点,通过局部循环加热法消除绝缘受潮缺陷,有效解决了封闭母线内部绝缘薄弱点查找定位难度大、耗时长的问题,可供类似故障查找处理借鉴。

A型脉冲反射超声在瓷支柱绝缘子缺陷检测中的应用

作为换流站的重要设备,瓷支柱绝缘子对管型母线主要起机械支撑和电气绝缘作用。由于户外环境恶劣、制造工艺不良、安装调试不到位、运维检修不规范等,管型母线用瓷支柱绝缘子断裂故障时有发生,严重威胁换流站的安全稳定运行。对某±800 kV换流站新建工程交流滤波器场管型母线用瓷支柱绝缘子进行了安装调试阶段的入网质量检测,A型脉冲反射超声检测发现,有两只瓷支柱绝缘子存在缺陷,然后结合相关标准对缺陷进行了判定,结果一只瓷支柱绝缘子存在不允许缺陷,需要更换。根据瓷支柱绝缘子入网检测情况及日常运维状况,有针对性地提出了相关的改进建议,以提升瓷支柱绝缘子的投运质量,保障电网可靠稳定运行。

绝缘管型母线的结构及现场施工

介绍了绝缘管型母线的结构和特点,绝缘管型母线载流量大、绝缘性能强、耐腐蚀,散热性能突出、损耗低,机械强度高,使用寿命长,结构简单、安装方便。绝缘管型母线在国外某大型水泥生产线投运三年以来,配电系统实际运行电压14.5k V,满负荷运行电流2 700~3 100A,未出现过故障,系统运行安全稳定可靠。

直流叠加冲击电压时GIS母线闪络特性

GIS母线残余电压和合闸的操作冲击电压共同作用可能会造成GIS母线发生闪络,开展GIS母线有直流电压情况下叠加冲击电压试验,是研究提高GIS母线绝缘水平的必要方法。文中通过搭建直流叠加冲击电压试验回路,研制1100 kV串联550 kV GIS母线试验平台,开展直流叠加雷电或操作冲击电压试验,结果表明:单独±2400 kV雷电冲击电压或单独±1800 kV操作冲击电压作用时,母线均未发生闪络;负极性直流叠加负极性冲击电压作用时,550 kV GIS母线段多次发生闪络,负—负极性叠加比单独冲击电压作用时闪络电压更低,负—负极性叠加的闪络电压比其他极性组合叠加的闪络电压更低,其中-450 kV直流叠加-2400 kV雷电冲击电压时,与单独-2400 kV雷电冲击电压作用时比较,叠加的雷电冲击闪络电压幅值大约下降28.5%。

某水电站离相封闭母线绝缘低问题分析与处理

保证离相封闭母线对地绝缘在较高水平对水电站安全稳定出力具有重要意义。笔者在分析导电固体物遗留、管道受潮结露和支撑绝缘子绝缘性能下降等多种可能造成水电站离相封闭母线绝缘低的因素的基础上,提出了对应的预防和应对措施,并据此对某大型水电站离相封闭母线对地绝缘值低现象进行了原因分析和有效处理。结合当地温湿度状况,使用热风保养装置和内窥镜排除了导电固体遗留物和受潮结露导致该水电站封闭母线绝缘低的可能,最后通过排查和更换支撑绝缘子的方法使母线绝缘值得到了明显提升。

低压母线热缩绝缘材料耐压试验的研究与应用

介绍了低压母线热缩绝缘材料耐压试验的试验原理及试验装置,针对低压母线特有的状态特点,设计专用加压电极和便携升压装置,从而完成对安装后母线绝缘性能的状态评估,可有效提高电力变压器的运行可靠性,进而保障电力系统的安全稳定经济运行。

220kV管母用瓷支柱绝缘子运行事故分析

管型母线用瓷支柱绝缘子运行环境恶劣,断裂事故时有发生,及时查清事故原因并提出解决方法,对于保障电网安全可靠稳定运行具有重要的意义。笔者通过对5起220 kV管母用瓷支柱绝缘子运行事故的简要介绍,分析了这几起事故的异同特点,根据现场调查和试验分析,从瓷质质量、设计选型、安装方式、运行维护等全过程角度,对可能导致220 kV管母用瓷支柱绝缘子断裂的原因做了详细分析,指出了瓷质欠佳、抗弯强度不足、固定金具选型不当、管母固定方式错误、大风天气是造成220 kV管母用瓷支柱绝缘子断裂的主要原因,并提出了预防管母用瓷支柱绝缘子断裂的方法。

绝缘铜管母线接头处沿面局部放电特性研究

绝缘铜管母线是近年来电网中应用较为广泛的一种新型电力设备,其接头是该类设备易于出现故障的部位,笔者针对该种设备易于出现放电的接头处沿面放电进行了研究。在实验室构建了绝缘铜管母线接头处沿面放电模型,研究了放电点距离接地屏不同距离时的放电起始电压、放电谱图特征,结果表明,当放电点靠近接地屏时,放电起始电压低,放电幅值小,放电谱图正负半周呈现对称现象。研究结果为绝缘铜管母线接头处沿面放电的早期检测提供了试验基础。

基于光纤光栅的气体绝缘开关母线温度在线监测系统

提出了一种基于光纤光栅测温技术的气体绝缘开关(GIS)母线温度在线监测方法,设计了高性能的光纤光栅温度传感器以及波长解调系统,由工控机实现波长自动采集、波长温度转换、数据存储以及故障预警,通过实时监测母线温度变化趋势实现对母线的发热状态进行评估。所研制的在线监测系统已在广东电网投入运行,运行结果表明,该系统具有较高的测温精度,能够有效监测GIS母线温度及其变化趋势。

气体绝缘母线热计算及其影响因素分析

气体绝缘母线的散热性能研究是母线设计及状态检测的重要环节。分别建立了分相及三相共箱式母线涡流场、流体场以及温度场有限元分析模型,将涡流场分析得到的焦耳热损耗作为热源间接耦合至流体场与温度场。进行温升计算时,考虑了对流与辐射换热过程中流体密度、导热系数以及动力粘度随温度变化的特性。通过确定换热边界条件,求解出不同结构母线的温度场分布,与实验数据的对比验证了计算结果的正确性。应用此热计算模型研究了环境温度、气体压强以及负荷电流对不同结构母线温度场分布的影响,所得出的结论对于母线设计及其运行期间的状态检测具有一定的参考意义。

基于流体多组分传输的气体绝缘母线温度场数值计算与分析

气体绝缘母线的工作状态与其散热性能以及温升直接相关。建立了有限元模型计算母线导体焦耳热损耗以及外壳涡流损耗,根据流体力学理论,采用流体多组分传输模型计算母线流场与温度场分布。利用单元映射方法实现涡流场、流场以及温度场的间接耦合,综合考虑母线与其内部绝缘气温度变化特性。针对分相封闭母线及共相封闭母线两种不同母线结构稳态与瞬态温度场进行数值计算,分析了母线与气体及外部空气边界的对流与辐射换热效应、流体物性参数随温度变化特性。针对分相封闭母线及共相封闭母线两种不同母线结构稳态与瞬态温度场进行数值计算,分析了母线与气体交界面对流与辐射换热量的比例关系、传热系数分布以及母线温升随电力负荷与时间的变化过程。通过对比计算结果与传统工程算法、单组分分析方法以及实验结果,验证了该模型的正确性。