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高参数363 kV GIS设备研发及设计

高压电器 2023年

作者：张凯高振奎李建征崔军阳陈蕾河南平芝高压开关有限公司

363 kV线路作为西北地区的主干线路，发展形式良好，市场前景广阔。但随着科技的进步，某公司的363 kV产品已无法适应日趋激烈的竞争环境。文中以断路器、隔离/接地/快速接地开关、母线为基础，介绍公司新研制的363 kV GIS整体参数、产... 详细信息

363 kV线路作为西北地区的主干线路，发展形式良好，市场前景广阔。但随着科技的进步，某公司的363 kV产品已无法适应日趋激烈的竞争环境。文中以断路器、隔离/接地/快速接地开关、母线为基础，介绍公司新研制的363 kV GIS整体参数、产品设计和型式试验情况。断路器设计时分析了大电流容量试验电弧能量对弧触头的烧蚀情况，断口间五柱支撑结构；隔离/接地/快速接地开关设计时分析了绝缘、温升等；母线设计时分析了导体温升和绝缘盆子电场、机械强度。型式试验表明：新研制的363 kV GIS满足高参数要求，断路器额定短路电流63 kA，标准时间常数120 ms，快速接地开关达到超“B”类；目前已取得第三方全套型式试验报告，正式应用在我国西北地区变电站工程项目。

关键词： 363 kV GIS 高参数标准时间常数 120 ms 型式试验

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252kV三极机械联动断路器设计研究

高压电器 2021年第5期57卷 163-167,174页

作者：刘刚苏戈马志强赵艳涛龚咪咪河南平芝高压开关有限公司河南平顶山467000

随着全球电力系统的发展和对电力系统运行可靠性要求的提高,越来越多用户提出气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中的断路器要采用三极机械联动形式,防止因电气联动出现偏差而导致断路器非全相运行的情况发生。文中详细论述了某高压开关有... 详细信息

随着全球电力系统的发展和对电力系统运行可靠性要求的提高,越来越多用户提出气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中的断路器要采用三极机械联动形式,防止因电气联动出现偏差而导致断路器非全相运行的情况发生。文中详细论述了某高压开关有限公司最新研制的252 kV三极机械联动断路器。该案采用"拐臂盒+传动连杆"的传动结构来实现三极联动,通过优化设计解决了相间传动误差导致同期性变差、主轴连板受严重侧向力以及三极机械联动断路器运动质量过大等问题,并且得到相关试验验证,对后续其他三极联动设计提供一定的参考意义。

关键词：三极机械联动传动结构同期性运动质量

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基于等效热路和有限元分析的GIS温升研究

高压电器 2021年第5期57卷 67-76页

作者：骆常璐杨姣龙李松磊龚咪咪孙明道高振奎河南平芝高压开关有限公司河南平顶山467013

针对长期运行在大电流下的开关设备,其温升的考虑及试验是产品开发过程中的关键环节之一。由于GIS产品零部件多、空间结构复杂,理论计算无法体现温度分布,而有限元分析中,结合气流场的多物理场耦合计算,注重定性的理论分析,其涉及参数多... 详细信息

针对长期运行在大电流下的开关设备,其温升的考虑及试验是产品开发过程中的关键环节之一。由于GIS产品零部件多、空间结构复杂,理论计算无法体现温度分布,而有限元分析中,结合气流场的多物理场耦合计算,注重定性的理论分析,其涉及参数多,流体域分析占用资源大、计算不收敛等导致仿真结果不确定性大。文中以GIS中主要的发热设备母线及隔离开关为研究对象,结合传热学原理,研究等效热路及有限元分析,简化计算模型及方法,在等效热路分析中采用单一元件结合形状差异进行分割处理来提高计算精度,并提取等效热路法中的发热、散热等关键技术参数,最终结合有限元分析中的电磁—温度场耦合计算以替代传统包含流场的耦合计算,规避工程设计中,流体域参与计算带来的诸多缺点,并通过对比分析计算、仿真和试验测试数据,验证了简化方法的准确性与实用性,大幅提高计算效率的同时,满足工程设计便捷性的需求,为高压GIS设备可靠运行提供了理论基础。

关键词： GIS 温升等效热路有限元温度场

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等效热路在共箱隔离开关温升计算中的运用

高压电器 2020年第8期56卷 211-216页

作者：刘分刘刚秦晓宇李松磊史春玲河南平芝高压开关有限公司河南平顶山467013

隔离开关是气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)的重要设备,而温升试验是其型式试验的关键环节之一。为了在开发阶段更准确地评估隔离开关运行在大电流工况下的温升,基于传热学原理,考虑集肤效应、接触电阻、散热阻抗... 详细信息

隔离开关是气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)的重要设备,而温升试验是其型式试验的关键环节之一。为了在开发阶段更准确地评估隔离开关运行在大电流工况下的温升,基于传热学原理,考虑集肤效应、接触电阻、散热阻抗等因素,并兼顾到三相共箱设计,提出了一种基于等效热路模型的计算方法。将计算结果和试验数据对比分析,结果表明,所提出的计算方法能相对准确地评估三相共箱隔离开关重点节点的温升,为新产品开发提供重要依据。

关键词： GIS 隔离开关温升等效热路集肤效应热阻

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GIS现场验收及运行中若干问题的研究

高压电器 2017年第5期53卷 193-199页

作者：张书琴张克选高延峰陈瑞旭河南平芝高压开关有限公司河南平顶山467013

由于GIS的一系列优点,使其在各个电压等级中得到了广泛的应用。文中首先针对超高压GIS站现场冲击绝缘试验中的试验波形进行了模拟计算、图解分析,说明了现场冲击试验的波形与GIS的管母线长度密切相关,冲击试验前应对试验区域进行模拟计... 详细信息

由于GIS的一系列优点,使其在各个电压等级中得到了广泛的应用。文中首先针对超高压GIS站现场冲击绝缘试验中的试验波形进行了模拟计算、图解分析,说明了现场冲击试验的波形与GIS的管母线长度密切相关,冲击试验前应对试验区域进行模拟计算、同时根据模拟计算结果选择合适的冲击试验波类型;其次,对现场充电试验中出现的电磁式电压互感器(PT)的铁磁谐振现象进行了分析,认为断路器断口间加装的均压电容、PT所连母线过短以及断路器切断PT所连母线时的相位角是引起PT铁心磁饱和、致使PT铁磁谐振的主要原因;再次,对GIS运行中相同位置三相避雷器(LA)的动作次数不同进行了分析,认为主要是由于系统中A、B、C三相电源相位角相差120°,从而使断路器动作瞬间在三相上所产生的操作过电压幅值不同、由此流过各相LA的冲击电流值不同所致;最后,对绝缘子沿面小溪状的爬电痕迹进行了解读,认为起因于断路器断口间加装的并联电容或/和邻近送电线路对空载线路的感应,使受电弧分解物侵蚀的绝缘子表面持续流过数值不高、但时间较长的感应电流所致。通过对GIS现场验收及运行中这些问题的研究,为GIS的安全运行提供了具有参考价值的理论基础及实践依据。

关键词：冲击绝缘试验充电试验铁磁谐振操作过电压断口电容感应电流爬电痕迹

交流550kV SF_6高压套管的绝缘设计研究

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高压电器 2015年第2期51卷 106-111,115页

作者：张书琴张克选高延峰河南平芝高压开关有限公司河南平顶山467013

高压套管是高压开关设备中的一个至关重要的元件,其电场结构是一个典型的极不均匀电场结构,所以在设计中如何使其电场分布合理均匀就成为关键点。笔者从起晕场强及起晕电压入笔,给出了高压屏蔽环的设计思路;为了改善地电位附近场域分布... 详细信息

高压套管是高压开关设备中的一个至关重要的元件,其电场结构是一个典型的极不均匀电场结构,所以在设计中如何使其电场分布合理均匀就成为关键点。笔者从起晕场强及起晕电压入笔,给出了高压屏蔽环的设计思路;为了改善地电位附近场域分布,通过大量的电场解析,揭示了接地内置屏蔽筒的尺寸与瓷套的高度及内径间的关系;详细分析了套管在淋雨及干试状态下,由于瓷套外介质相对介电常数εr的变化所引起场域分布的变化情况及不同试验状态下的关注部位。最后给出了550 kV套管绝缘设计时,空气中各部位场强许可值的确定方法及其数值,为套管的研发提供了具有参考价值的经验数据。

关键词：高压套管高压屏蔽环内置屏蔽筒起晕场强起晕电压场域分布场强许可值

550kV GIS低成本模块化结构设计及产品研制

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高压电器 2016年第10期52卷 170-175页

作者：赵文强苏戈勾国营秦晓宇李松磊骆常璐河南平芝高压开关有限公司河南平顶山467013

介绍了国内550 kV GIS的现状,详细说明新研制的550 kV紧凑型GIS设备的技术参数及结构特点。该550 kV GIS设备额定电流达到6 300 A,开断电流达到63 k A,隔离开关、接地开关及断路器机械寿命试验均达到M2级;其断路器灭弧室采用单断口结构... 详细信息

介绍了国内550 kV GIS的现状,详细说明新研制的550 kV紧凑型GIS设备的技术参数及结构特点。该550 kV GIS设备额定电流达到6 300 A,开断电流达到63 k A,隔离开关、接地开关及断路器机械寿命试验均达到M2级;其断路器灭弧室采用单断口结构,且断口间不装设并联电容器,机构为集成式油压机构;隔离开关与接地开关采用集成式、模块化设计,具备成本低、结构简单的特点。通过对关键元件及整体的仿真分析及小型化设计,实现了GCB+DS/ES+CT整体安装、调试和运输,减少了工厂内试验次数,节省了运输费用,提高了现场对接效率及质量,从而保证了产品的质量稳定性。该设备具有自主知识产权,设备更小、成本更低、布局更加合理,目前已完成全套型式试验项目,其成功的研制具有重大社会意义。

关键词： 550 kV GIS 单断口 63 kA 无并联电容模块化整体运输

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550kV GIS铁磁谐振现象的研究

高压电器 2015年第4期51卷 145-150页

作者：苏戈秦晓宇李松磊刘分史峰涛河南平芝高压开关有限公司河南平顶山467013

550 k V GIS设备中配置的电磁式电压互感器(VT)在某些特殊运行工况下会产生铁磁谐振现象。笔者就其产生的原因进行了分析,认为GCB断口间的并联电容、GIS母线的对地电容以及VT的非线性电感所构成的串联LC回路是产生谐振的主要因素,同时提... 详细信息

550 k V GIS设备中配置的电磁式电压互感器(VT)在某些特殊运行工况下会产生铁磁谐振现象。笔者就其产生的原因进行了分析,认为GCB断口间的并联电容、GIS母线的对地电容以及VT的非线性电感所构成的串联LC回路是产生谐振的主要因素,同时提出3/2接线(或4/3接线)的串内T区是最危险的工况。借助EMTP解析手段可对铁磁谐振现象进行验证推断,采用追加可饱和电抗器的方法可对谐振现象进行有效抑制。

关键词：铁磁谐振并联电容 EMTP解析并联电抗器

基于Ansys有限元的接地回路电动力分析与优化

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高压电器 2017年第8期53卷 105-109页

作者：勾国营杨姣龙骆常璐苏戈李松磊河南平芝高压开关有限公司河南平顶山467013

GIS设备在中国电网建设中占据着重要位置,设备的安全运行至关重要。在高压设备发生短路故障时,通过设备导体与壳体的短路电流峰值高达171 k A,这对设备的动稳定性和热稳定性都提出了苛刻的要求。针对接地回路,热稳定性考核通过理论计算... 详细信息

GIS设备在中国电网建设中占据着重要位置,设备的安全运行至关重要。在高压设备发生短路故障时,通过设备导体与壳体的短路电流峰值高达171 k A,这对设备的动稳定性和热稳定性都提出了苛刻的要求。针对接地回路,热稳定性考核通过理论计算即可满足要求,但对于动稳定性分析,由于空间结构复杂,理论计算较为困难。文中以小型化550 kV GIS用接地开关的接地回路为研究对象,基于Ansys 16.1的电磁场与结构场进行耦合分析,由电磁场得出接地回路的电流密度与磁通密度分布,给出各部位电动力密度云图,再导入结构场,对接地回路导流排的受力进行强度校核,最终完成导流排结构的优化。通过研究,对比不同结构的仿真结果,分析结构差异,提出了优化设计方案,为高压GIS接地回路的结构改进设计提供了理论基础。

关键词：有限元电磁-结构耦合电动力接地回路优化设计