特高压直流套管气-固界面长时闪络放电特性及其影响因素

胶浸纸(resin-impregnated paper,RIP)干式套管内部的SF_(6)气体与环氧树脂浸纸电容芯体组成的气-固界面是套管内部易发生放电的绝缘薄弱点。该文搭建闪络放电特性实验平台,测试套管环氧浸纸试样和芯体模型在不同表面状态、微粒影响下的表面电荷分布,揭示多种因素对表面电场及闪络特性的影响机制。同时,对套管芯体缺陷试样长时局部放电至闪络放电发展过程进行试验验证。结果表明:高压侧区域套管气-固界面存在高分散性的纤维凸起,运行过程中吸附微粒,在直流电压作用下电荷积聚和电场畸变引发微弱起始局部放电;长期的电压作用使电荷积聚加剧,电场畸变程度进一步增大,局部放电频次和幅值逐步增加,最终导致贯穿性闪络放电。该研究可为胶浸纸套管芯子表面处理工艺的优化,以及长期直流下闪络放电的抑制措施的制定提供理论和实验依据。

油浸纸套管电容芯子浸渍不良缺陷的放电过程及其特征

为了研究油浸纸套管浸渍不良缺陷的劣化机理,研制了透明的套管模型,利用良好套管模型漏油后补油不抽真空的方法,模拟浸渍不良缺陷;利用阶梯升压法,研究浸渍不良套管缺陷模型的局部放电参数、介质损耗正切值和电容量的变化情况,同时观测了放电过程中的产气部位和产气现象,并结合试验后解剖,分析油浸纸电树枝碳化通道。研究结果表明,对于油浸纸套管浸渍不良缺陷劣化过程,局部放电检测比较灵敏、特征显著,而介质损耗正切值、电容量检测不灵敏。放电位于芯子末屏极板边缘,沿极板边缘纸层表面发生电树枝沿面爬电并产生连续的气泡。放电相位呈现明显的对称分布,放电相位与放电量的φ-q散点图呈现"翼状"分布特点,可作为诊断和识别油浸纸套管电容芯浸渍不良缺陷放电严重程度的特征谱图。

油浸纸套管电容芯子极板边缘电场分布的仿真及优化方法

在各电压等级的电容式套管中普遍存在极板边缘电场效应。极板边缘电场突变,形成局部强场区,引发极板边缘放电,对电容式套管安全运行构成威胁。目前常规的电容芯子设计方法中,采用电容串联分压模型计算电容芯子径向电场及轴向电场,但该模型仅适用计算芯子内部平均电场。现有的仿真计算中考虑了套管局部及整体的电场分布,但忽略了极板厚度及边缘形貌,对极板边缘的电场缺乏细致分析,进而使得极板边缘电场控制措施不明。利用Infolytica有限元软件,仿真分析了油浸纸套管电容芯子极板边缘不处理、极板边缘单折边、加半导体纸等3种情况下极板边缘区域的局部场强可视化分布情况。研究结果表明,极板边缘不处理情况下极板边缘场强远大于极板中部均匀场强,极板边缘单折边、敷设半导体纸可分别使得极板边缘场强下降19%、33%。极板边缘单折边及敷设半导体纸的方式均可降低边缘场强。在实际套管电容芯子设计及生产过程中,建议采用10~20 mm宽度的单折边或敷设半导体纸改善边缘电场的方法,以电场分布的均匀化、不增加芯子主体尺寸的方式,降低极板边缘电场效应,提升套管安全运行水平。

基于频域介电谱分析的热老化油浸式套管受潮特性研究

油浸式套管绝缘性能下降是引发套管故障的重要原因。为了研究绝缘受潮及老化程度对油浸式套管绝缘性能的影响,基于油浸式套管的实际绝缘结构,设计并制作了套管电容芯子的实体缩比模型,并对其进行加速热老化和受潮处理,最后对不同老化程度的样品进行频域介电谱测量和分析。研究结果为频域介电谱法应用于油浸式套管老化状态评估提供了参考。

胶浸纸穿墙套管电容芯体悬臂负荷下的绝缘性能研究

胶浸纸穿墙套管是直流输电工程换流站直流场与阀厅的连接设备,运行条件严酷,需要长期承受机、电、热等多种应力作用,其可靠性对系统安全至关重要。胶浸纸穿墙套管是典型的长悬臂结构,机械应力集中更加突出,因此其重负荷下的绝缘性能研究具有重要意义。国内外现行标准均开展单因素试验考核,与实际多因素工况存在一定差异,尚未见有关直流穿墙套管多因素试验研究的报道。本研究以某典型胶浸纸直流穿墙套管缩比单元电容芯体为研究对象,重点开展重负荷状态下电容芯体的绝缘性能测试。试验数据表明未加悬臂负荷时局部放电合格的电容芯体,在重负荷下局部放电量、介质损耗因数及电容量未发生增长或突变;未加悬臂负荷时局部放电不合格的电容芯体,在多次局部放电测量时,局部放电起始电压和熄灭电压随着试验次数增加明显降低。研究结果为同类产品的生产、试验及运维提供参考。