屏蔽式固体绝缘环网柜故障在线监测系统搭建

分析了环网柜局部放电和断路器机械特性检测方法的研究现状,阐述了固体绝缘环网柜实施局部放电、断路器机械特性、温湿度、水浸情况及烟雾实时监测的必要性。基于此,为屏蔽式固体绝缘环网柜搭建智慧化、全方位的在线监测系统。其中,局部放电监测采用超高频和温度2项指标作为判别依据,而断路器机械特性监测基于电流分析搭建测试系统。经现场安装与调试,设备运行情况良好,监测数据稳定、准确,为业内固体绝缘环网柜在线监测系统的搭建提供一定参考。

12 kV气体绝缘环网柜工频特性研究及优化

为了保持环保气体开关设备尺寸的紧凑化,通过建立12 kV干燥空气绝缘环网柜断路器模块三维电场仿真模型,利用有限元仿真软件得出其电场分布,发现绝缘固定板与螺栓头及相间支撑板接触点附近电场超标。通过在螺栓头部位置设计添加屏蔽罩的优化措施,电场强度最大值由优化前的5.4 kV/mm下降到2.3 kV/mm;通过在相间支撑板间添加绝缘隔板,可以降低隔板区域电场强度,证明所提出优化方法的理论可行性。对优化前后的断路器模块进行工频耐压试验,同样的距离,添加屏蔽罩的螺栓头对气箱壁耐压提升了10 kV,添加绝缘隔板的相间支撑板耐压提升了7 kV,验证了优化方案的工程应用可行性。

12~24kV氮气绝缘环网柜的研制

在气体绝缘环网柜中使用环保的氮气或干燥空气取代SF6气体,又要保持紧凑和小巧的特点,必须要对环网柜绝缘结构进行优化设计。为此,就氮气的绝缘特性和氮气绝缘中压环网开关柜的典型绝缘结构（如间隙绝缘、复合绝缘、支撑绝缘子和穿墙套管沿面绝缘）的最大电场强度进行了分析研究。进而探索了降低氮气绝缘环网柜内电场强度的有效方法和途径：通过改善导体形状可降低气隙间电场不均匀系数至2~3;采用复合绝缘可降低氮气介质最大电场强度约20%;采用双断口结构和复合屏蔽绝缘,可实现工频耐受75 k V/1 min、雷电冲击耐受±145 k V的隔离断口绝缘水平;优化电极形状和绝缘体外形设计,可降低沿面绝缘破坏起始处电场强度,实现在工频耐受65 k V/1 min、雷电冲击耐受±125 k V的绝缘水平;通过电场屏蔽件的设计可降低局部电场集中,提高柜体整体绝缘水平。研制成功了符合IEC 62271-1和GB 11022标准绝缘水平要求的12~24 k V氮气绝缘环网柜（柜宽400 mm）并通过了型式试验,证明了环网柜采用氮气绝缘的可行性。

12kV空气绝缘环网柜隔离断口电场分析

鉴于环保气体绝缘性差的特点,在较为紧凑的空间中设计合理的电气结构成为关键。本文以某型12kV空气绝缘环网柜为研究对象,利用仿真软件分析主回路隔离断口附近的电场分布,判断发生放电的可能性;计算隔离断口处的电场均匀程度和断口间的耐受电压,并以此为评判依据,对隔离断口结构进行优化;通过对比优化前后的最大电场强度值及电场均匀程度、断口间的耐受电压,证明了优化后的结构降低了击穿放电的可能性;最后通过局部放电试验验证了该优化方案的合理性。