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电弧作用下SF_6分解固体产物的实验研究

高压电器 2018年第6期54卷 223-228,235页

作者：夏谷林邓军丁卫东钱凯洋王育佳南方电网超高压输电公司检修试验中心广州510663 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 国网浙江省电力公司杭州310007

SF_6气体绝缘电气设备发生电弧性放电故障后,设备内部故障处会产生大量的SF_6分解固体产物。为了研究查明SF_6分解固体产物对于SF_6绝缘电气设备工作运行的影响,开展电弧作用下SF_6分解固体产物的实验研究是必要的。文中研究了SF_6气体... 详细信息

SF_6气体绝缘电气设备发生电弧性放电故障后,设备内部故障处会产生大量的SF_6分解固体产物。为了研究查明SF_6分解固体产物对于SF_6绝缘电气设备工作运行的影响,开展电弧作用下SF_6分解固体产物的实验研究是必要的。文中研究了SF_6气体在不同金属电极、不同压强情况下SF_6分解固体产物的生成特性,明确了SF_6气体在不同金属电极反应生成的固体产物的组成成分,定量分析了SF_6分解固体产物质量和放电能量的关系。

关键词：气体绝缘设备电弧 SF6分解固体产物分解机理放电能量

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一起220kV GIS内部短路故障分析

高压电器 2013年第8期49卷 115-118页

作者：禹化然蒋伟毅徐嵘江苏省电力公司检修分公司苏州分部苏州215004

针对一起220 kV GIS现场启动送电时发生内部短路故障造成绝缘子表面烧损问题,分析和验证了可能引起故障的各种原因。结果表明在产品安装过程中两法兰对接时,密封圈处的硅脂涂抹过多,部分硅脂粘到盆式绝缘子上形成一层油膜,而SF6中微水... 详细信息

针对一起220 kV GIS现场启动送电时发生内部短路故障造成绝缘子表面烧损问题,分析和验证了可能引起故障的各种原因。结果表明在产品安装过程中两法兰对接时,密封圈处的硅脂涂抹过多,部分硅脂粘到盆式绝缘子上形成一层油膜,而SF6中微水含量较高,水分在油膜及绝缘子上凝结,大大降低了绝缘强度,最终导致故障发生。出厂和现场交接试验的不全面,未将隐患及时查出也是造成故障的重要原因。最后总结了事故的经验教训,提出了防范措施,避免同类故障再次发生,确保现场送电安全可靠。

关键词：气体绝缘设备盆式绝缘子短路故障电压互感器电场强度硅脂

不同温度下弹跳金属微粒对圆盘绝缘子表面电荷积聚的影响

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绝缘材料 2022年第10期55卷 39-46页

作者：赵慧存高宇王文渠王欢苑晓晨天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

气体绝缘开关设备(GIS)和输电线路(GIL)中的金属微粒在电场作用下可弹跳至绝缘子附近,加剧表面电荷积聚,严重时会引发沿面闪络事故。选取126 kV圆盘绝缘子为试样,设计了同轴电极系统,采用Kelvin型静电探头研究了不同温度下(23、40、60℃... 详细信息

气体绝缘开关设备(GIS)和输电线路(GIL)中的金属微粒在电场作用下可弹跳至绝缘子附近,加剧表面电荷积聚,严重时会引发沿面闪络事故。选取126 kV圆盘绝缘子为试样,设计了同轴电极系统,采用Kelvin型静电探头研究了不同温度下(23、40、60℃)弹跳金属微粒对绝缘子表面电荷积聚特性的影响。结果表明:在室温下,绝缘子非平面区的电荷积聚模式与金属微粒的运动模式有着密切的关系;表面电荷积聚量与温度呈正相关;当温度上升至60℃时,运动到地电极垂直面的金属微粒易引发闪络,在与闪络同径向的非平面区会积聚大量的异极性电荷。

关键词：气体绝缘设备绝缘子表面电荷弹跳金属微粒温度

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微量O_(2)对SF_(6)过热分解影响机理的同位素示踪分析

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绝缘材料 2022年第10期55卷 80-85页

作者：何清王伟邓万婷胡丹晖张施令曾福平国网湖北省电力有限公司电力科学研究院湖北武汉430077 国网湖北省电力有限公司湖北武汉430077 国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

利用同位素示踪技术,使用稳定性同位素示踪剂^(18)O_(2)进行SF_(6)局部过热分解实验,模拟SF_(6)在持续性高温作用下的分解情况,通过获取^(18)O_(2)标记的主要含氧产物的体积分数变化来分析微量O_(2)对SF_(6)过热分解的影响机制。结果表... 详细信息

利用同位素示踪技术,使用稳定性同位素示踪剂^(18)O_(2)进行SF_(6)局部过热分解实验,模拟SF_(6)在持续性高温作用下的分解情况,通过获取^(18)O_(2)标记的主要含氧产物的体积分数变化来分析微量O_(2)对SF_(6)过热分解的影响机制。结果表明:在过热状态下,微量O_(2)优先与SF3、SF_(2)、SF分别反应并生成SOF_(3)、SOF_(2)、SOF,其次SF_(2)与O_(2)反应生成少量的SO_(2)F_(2),即O_(2)是生成SOF_(2)主要的氧元素来源;并且,在过热条件下SF6可以彻底裂解生成S单质,并与微量O_(2)反应生成SO_(2)。

关键词：气体绝缘设备 SF_(6) 过热分解微量O_(2) 同位素示踪

环保绝缘气体C4F7N/CO2与环氧树脂的相容性研究

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环保绝缘气体C4F7N/CO2与环氧树脂的相容性研究

作者：袁瑞君武汉大学

学位级别：硕士

CFN气体因绝缘性能优良、化学性质稳定、温室效应潜能值低等优势,可部分替代SF气体;但作为一种新型环保绝缘气体,其与电气设备中固体材料的相容性仍有待研究。电气设备中使用的固体材料一旦与CFN气体存在相容性问题,易引起绝缘失效等故... 详细信息

CFN气体因绝缘性能优良、化学性质稳定、温室效应潜能值低等优势,可部分替代SF气体;但作为一种新型环保绝缘气体,其与电气设备中固体材料的相容性仍有待研究。电气设备中使用的固体材料一旦与CFN气体存在相容性问题,易引起绝缘失效等故障。因此,采用CFN气体的电气设备必须确保气体与固体材料的良好相容性。本文提出了环保绝缘气体CFN与固体材料相容性试验方法,建立了温度、气压与场强可控的相容性试验平台,采用热加速与电热联合加速的试验方法研究CFN与绝缘材料环氧树脂的相容性。通过提高试验温度和增加气体浓度增加试验反应速率、实现加速作用,根据耐热等级确定试验温度,等效正常工况下的运行年限。基于气体成分与分解产物含量、固体材料表面成分等化学参数,绝缘材料环氧树脂的介电常数、沿面闪络电压等电学参数,本文提出了绝缘气体与环氧树脂的相容性检测方法:检测绝缘气体受环氧树脂影响发生分解的程度,同时检测环氧树脂受绝缘气体影响性能劣化的程度。依据所提出的材料结构及性能变化检测方法,本文提出了CFN/CO混合气体与环氧树脂材料的相容性评价指标,包括:相容性试验前后绝缘气体成分无明显差异;环氧树脂沿面闪络电压不低于原始样品的85%,介质损耗角正切值低于0.004;环氧树脂表面无新分解产物产生等。相容性试验结果表明:试验温度在90℃以下,CFN不能与环氧树脂反应;当试验温度达到125℃及以上时,易产生杂质气体CF;当试验温度达到160℃时,易产生杂质气体CFN环状三聚物(CFN)。等效气体绝缘设备正常工况运行10年左右,环氧树脂的沿面闪络电压值不低于原始样品沿面闪络电压值的90%,介质损耗角正切值均低于0.004。相容性试验无法对环氧树脂表面形貌产生较大影响,尚未在环氧树脂表面发现分解产物。在纯环氧树脂中掺杂一定浓度的纳米氧化铝颗粒,能够改善环氧树脂与CFN的相容性。纳米掺杂后环氧树脂与CFN的相容性均优于纯环氧树脂与微米掺杂的环氧树脂。环氧树脂绝缘强度与纳米掺杂浓度呈“U”型曲线的关系,随着掺杂浓度的升高,CFN与环氧树脂间的相容性先变好后变差。综上所述,根据评价指标对CFN与环氧树脂相容性进行评价:在气体绝缘设备正常运行工况下,环氧树脂与CFN/CO混合气体的相容性良好,能够继续用作气体绝缘设备的绝缘材料;但当气体绝缘设备局部过热时,气体成分易分解,CFN/CO与环氧树脂的相容性不佳;掺杂一定浓度的纳米氧化铝颗粒能够提高环氧树脂的绝缘强度,改善CFN/CO与环氧树脂的相容性。

关键词： SF6替代气体 C4F7N 环氧树脂相容性气体绝缘设备

直流电压下GIS/GIL中微粒运动及相关抑制措施分析

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直流电压下GIS/GIL中微粒运动及相关抑制措施分析

作者：杨磊华北电力大学

学位级别：硕士

自由导电微粒是引发气体绝缘系统(GIS)或气体绝缘输电线路(GIL)设备故障的关键因素之一,研究设备中自由导电微粒的运动特性是制定其抑制措施的基础,对于确保设备安全稳定运行具有重要意义。基于此,本文采用试验和仿真相结合的手段,通过... 详细信息

自由导电微粒是引发气体绝缘系统(GIS)或气体绝缘输电线路(GIL)设备故障的关键因素之一,研究设备中自由导电微粒的运动特性是制定其抑制措施的基础,对于确保设备安全稳定运行具有重要意义。基于此,本文采用试验和仿真相结合的手段,通过相关试验获得微粒运动仿真模型所需要的参数,提高仿真计算的精确度。同时,仿真分析GIS/GIL腔体内电场分布特性,模拟GIS/GIL腔体内微粒运动轨迹,指导凹陷式陷阱的设置,使其成功捕获微粒。在分析微粒的运动特性中,本文首先建立微粒碰撞盆式绝缘子恢复系数测量平台,试验测量粒径、材质、角度对恢复系数的影响,并基于弹塑性理论和Hertz接触理论分析试验结果;随后,基于上述参数,利用相关软件建立了GIS/GIL三维腔体1:1仿真模型,仿真分析腔体内的电场分布特性,对比分析楔形电极和实际腔体模型电场分布的异同点,论述了楔形电极替代实际设备的有效范围,并利用该范围内楔形电极中微粒运动轨迹论证了本文仿真模型的正确性;最后,根据腔体内微粒的运动轨迹,从运动学的角度提出设置凹陷式陷阱捕获微粒,仿真分析陷阱对其周边电场和微粒运动轨迹的影响规律,阐述临界陷阱和捕获值的概念,指导凹陷式陷阱在腔体内的布局。研究结果表明:粒径对恢复系数影响较小,在仿真分析中可以忽略,对于切向恢复系数h,铝微粒低于铜微粒,而法向恢复系数h反之,同时,铝、钢微粒的恢复系数随角度变化的趋势基本一致,且在某些角度范围内保持不变;在GIS/GIL腔体的一定范围内盆式绝缘子近外壳处电场强度随着靠近盆式绝缘子、远离接地外壳而逐渐增大,与楔形电场的分布具有一些相同之处,因此两者的微粒运动具有较多的相似之处,即微粒的运动过程均可划分为水平运动阶段、启举阶段和碰撞反弹阶段,同时由于盆式绝缘子表面弧度不断变化和材质的特殊性,与固定角度的楔形电极相比,两者的电场强度数值和变化率存在一定的差异,导致GIS/GIL腔体内微粒运动与楔形电极下存在差异,即GIS/GIL腔体内粒径较大的微粒起跳后会沿盆式绝缘子表面减幅爬升,最终到达高压导杆发生碰撞反弹运动或黏附在绝缘子的表面。腔体外壳内表面设置凹陷式陷阱将引发其周围电场畸变导致微粒起跳位置先于无陷阱时,陷阱的宽深对附近电场均有所影响,相比于深度变化,陷阱宽度增加时,陷阱边缘电场增大更为显著;基于以上规律,本文分析探讨了微粒陷阱的构建方法,提出了临界陷阱和捕获值概念,划分了有效陷阱的范围,具有一定的工程应用价值。

关键词：气体绝缘设备自由导电微粒盆式绝缘子恢复系数微粒陷阱

具有复杂表面轮廓的圆盘绝缘子表面电荷成像系统设计与实验研究

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具有复杂表面轮廓的圆盘绝缘子表面电荷成像系统设计与实验研究

作者：李子逸天津大学

学位级别：硕士

环氧浇铸绝缘子在气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)及气体绝缘输电线路(Gas Insulated transmission Line,GIL)等电力设备中得到了广泛应用。在直流电压作用下其表面电荷积聚问题已成为诱发闪络,降低绝缘子性能的重要原... 详细信息

环氧浇铸绝缘子在气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)及气体绝缘输电线路(Gas Insulated transmission Line,GIL)等电力设备中得到了广泛应用。在直流电压作用下其表面电荷积聚问题已成为诱发闪络,降低绝缘子性能的重要原因。本文设计研制了一套适用于具有复杂表面轮廓的圆盘绝缘子表面电荷成像系统,通过软硬件的配合实现了绝缘子表面电荷的成像。分析了气体环境及金属微粒污染对绝缘子表面电荷积聚的影响,结合仿真验证了测量系统的有效性。论文的主要工作如下:1、以应用于GIS/GIL中的真型圆盘绝缘子为研究对象,为模拟GIS/GIL的内部电场形式及气体环境,设计了密闭腔体与准同轴电级结构,使绝缘子可在空气、真空、SF/N混合气体等氛围中承担同轴电场作用。同时,构建了表面电位扫描测量系统,采用平移台-旋转台组合装置驱动静电探头对真型绝缘子的复杂表面进行扫描,获取表面电位的分布信息。2、设计了高速/低精度、低速/高精度的表面电位数据采样方案,在径向和圆周向的采样间隔分别为8 mm/10°和4 mm/5°。基于COMSOL Multiphysics软件,采用模拟电荷法对表面电位进行反演计算,通过Tikhonove正则化方法辅助点传函数矩阵求逆运算,获得表面电荷密度的分布。建立绝缘子表面的三维坐标矩阵,采用色谱图对绝缘子表面电荷进行成像。3、研究了气体氛围(空气、真空及SF/N)和金属微粒对直流电压作用下该真型绝缘子表面电荷分布特征的影响。发现在空气环境中,电荷主要呈正极性且以电荷斑的形式积聚在绝缘子的非平面区域,其电荷平均密度径向分布曲线呈双峰分布特征;在真空中表面电荷主要呈负极性,且主要积聚在绝缘子平面区与非平面区的部分位置,其电荷平均密度径向分布曲线呈单峰叠加波浪的复杂分布特征;在SF/N混合气体中,表面电荷主要呈负极性,但出现了正极性电荷集聚区域或电荷斑,其电荷平均密度径向分布曲线同样呈单峰叠加波浪形的复杂分布特征。表面电荷积聚仿真结果表明,气体侧放电、体传导和表面传导的竞争导致了上述电荷分布结果。绝缘子表面存在金属微粒污染时,若微粒与接地外壳相连,表面电荷的分布特征明显改变。

关键词：气体绝缘设备圆盘绝缘子表面电荷积聚复杂表面轮廓成像系统

SF_6分解特性及分解产物检测方法研究进展

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广东电力 2016年第5期29卷 67-76页

作者：李臻周舟龚尚昆冯兵何铁祥万涛国网湖南省电力公司电力科学研究院湖南长沙410007

SF6气体绝缘设备在电网中得到广泛应用,SF6气体分解产物检测技术已成为设备状态检测的有效手段。结合国内外研究成果,回顾了SF6气体分解机理研究的发展过程及研究现状,分析了缺陷类型、放电能量、电极材料、水分含量、氧气含量和吸附剂... 详细信息

SF6气体绝缘设备在电网中得到广泛应用,SF6气体分解产物检测技术已成为设备状态检测的有效手段。结合国内外研究成果,回顾了SF6气体分解机理研究的发展过程及研究现状,分析了缺陷类型、放电能量、电极材料、水分含量、氧气含量和吸附剂等影响SF6气体分解的因素,并介绍了检测管法、核磁共振法、红外吸收光谱法、化学传感器法、气相色谱法及气–质联用法、光声光谱法等多种检测SF6分解产物组分的方法。最后,对SF6分解产物组分分析的研究前景进行了展望。

关键词：气体绝缘设备 SF6分解产物分解机理影响因素检测方法

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基于区块链的电气设备管理及其应用研究

自动化仪表 2023年第4期44卷 72-77页

作者：吴建宏林俊昌李冉冉南方电网物资有限公司广东广州510620

区块链的分布式、去信任、防篡改的技术特性,为构建长使用寿命电气设备的全生命周期管理提供了新的技术路径。提出了区块链的长使用寿命电气设备管理方法。该方法的核心是设备数据分级存证及其链上数据溯源管理,包括总体系统架构及上链... 详细信息

区块链的分布式、去信任、防篡改的技术特性,为构建长使用寿命电气设备的全生命周期管理提供了新的技术路径。提出了区块链的长使用寿命电气设备管理方法。该方法的核心是设备数据分级存证及其链上数据溯源管理,包括总体系统架构及上链数据结构。首先,通过深入分析长使用寿命电气设备供应链现状,构建基于区块链的电气设备全生命周期管理系统。其次,利用区块链技术的不可篡改和分布式存储特征对核心数据进行存证,构建全流程上链存证追溯体系,从而确保数据不可篡改、可追溯、可追责,以支撑电气设备标识管理、交易合同签订、节点身份管理等业务。试验阶段,以气体绝缘设备(GIS)为例进行了应用试验,验证了该方法的有效性。试验结果进一步说明了所提方法能够为电气设备自动化管理及安全保障提供有价值的参考。

关键词：区块链电气设备全生命周期管理气体绝缘设备供应链系统架构数据结构数据溯源