GIL三支柱绝缘子表面电荷积聚特性

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作者 黎卫国 张长虹 +3 位作者 杨旭 李明洋 齐波 高春嘉 《高压电器》 北大核心 2025年第1期189-196,共8页

表面电荷积聚特性主要集中在平板试样、盆式绝缘子,对GIL设备用三支柱绝缘子表面电荷积聚特性鲜有报道。文中以实际550 kV GIL三支柱绝缘子为试品,建立三支柱绝缘子三维测量试验平台,采用电容探头法,改变电压幅值、加压时间、粗糙度,试... 表面电荷积聚特性主要集中在平板试样、盆式绝缘子,对GIL设备用三支柱绝缘子表面电荷积聚特性鲜有报道。文中以实际550 kV GIL三支柱绝缘子为试品,建立三支柱绝缘子三维测量试验平台,采用电容探头法,改变电压幅值、加压时间、粗糙度,试验获取三支柱绝缘子表面电荷积聚规律。结果表明:交流电压作用下GIL三支柱绝缘子支柱区域积聚的电荷密度较小,而腹部区域积聚的电荷密度较大;提高试验电压幅值、延长试验电压作用时间、增大支柱绝缘子表面粗糙度,均可增加GIL三支柱绝缘子表面电荷密度;一定条件下,交流电压下随着表面电荷的积聚,500 kV三支柱绝缘子沿面闪络电压减小约9.6%。文中研究可为GIL设备三支柱绝缘子设计优化及设备运维提供一种解决问题的思路。 展开更多

关键词 气体绝缘金属封闭输电线路(GIL) 交流电压 三支柱绝缘子 表面电荷 积聚特性 分布特性

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直流GIL内金属微粒/粉尘面向三支柱绝缘子的吸附行为与闪络特性

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作者 李玄 尹奕淳 +3 位作者 王媛 边亚琳 李庆民 王健 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2516-2528,共13页

气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)作为构建新能源电力系统不可或缺的物理支撑,内部三支柱绝缘子由于几何结构复杂、直流电荷积聚严重,极易吸附残留的金属异物造成表面电荷畸变并诱发沿面... 气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)作为构建新能源电力系统不可或缺的物理支撑,内部三支柱绝缘子由于几何结构复杂、直流电荷积聚严重,极易吸附残留的金属异物造成表面电荷畸变并诱发沿面闪络,严重影响直流输电系统的安全可靠运行。据此搭建了三支柱绝缘子电荷测量与沿面闪络试验平台,观测并分析金属微粒与粉尘吸附的动力学特征行为,获得了不同异物影响的电荷分布与沿面放电规律,并从微观角度解释电荷积聚与闪络形成原因。研究结果表明:金属微粒从绝缘子柱腿顶部逐渐向底部吸附,腹部吸附量较少并受电场梯度力竖直排布,电场力和库仑力是积聚式吸附的决定性因素;粉尘电荷积聚明显影响吸附,粒子间微观静电力与范德华力是爆炸式扩散的驱动性因素,比面积与压力决定的静摩擦力是保持稳定吸附的必要因素。金属微粒导致绝缘子顶部呈大量负极性电荷峰、底部微量正极性电荷峰,支腿中部影响最显著,线形微粒对电荷积聚和闪络的影响最强、片状与球形微粒影响较弱,微粒尺寸越长、半径越小,负极性下闪络电压更低;粉尘弥散分布形成大面积负极性电荷斑,电荷积聚量与沿面闪络电压呈负相关,闪络电压最多降低32.7%,极易放电造成危害,气体电离源、面电导减小和等效电容充电是表面电荷的注入来源。该研究成果可为GIL三支柱绝缘子的绝缘设计和故障防护提供理论基础。 展开更多

关键词 三支柱绝缘子 金属微粒 微纳粉尘 受力吸附 沿面闪络

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运行工况下特高压GIL三支柱绝缘子机械应力分布仿真研究

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作者 王亚祥 刘松涛 +4 位作者 蔡玉龙 王雨帆 袁端鹏 王明洋 李进 《高压电器》 北大核心 2025年第6期85-91,共7页

三支柱绝缘子是超/特高压气体绝缘输电管道(GIL)的关键绝缘支撑部件,其机械可靠性直接关系到GIL运行安全。文中考虑受热膨胀、电磁振动以及导杆偏转等工况,系统研究了1100 kV GIL中三支柱绝缘子主应力分布与机械可靠性。主要结论如下:... 三支柱绝缘子是超/特高压气体绝缘输电管道(GIL)的关键绝缘支撑部件,其机械可靠性直接关系到GIL运行安全。文中考虑受热膨胀、电磁振动以及导杆偏转等工况,系统研究了1100 kV GIL中三支柱绝缘子主应力分布与机械可靠性。主要结论如下:无负载电流下三支柱绝缘子最大拉应力与压应力分别位于下支腿及支腿/嵌件边界处,分别为2.37 MPa与9.02 MPa;综合考虑热膨胀与管道振动影响后发现拉应力集中于绝缘子腹部与下支腿复合边界处,最大值为16.6 MPa;因装配误差造成导杆偏转时,在与偏转位移相反方向的支腿边界处拉应力集中程度加剧。上述研究结果有望为提高超特高压三支柱绝缘子运行可靠性提供理论支撑。 展开更多

关键词 气体绝缘输电管道 三支柱绝缘子 多物理场 机械应力

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超特高压GIL三支柱绝缘子研究述评 被引量：4

4

作者 陈静 臧春艳 +1 位作者 龚禹璐 宋冬冬 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期143-155,共13页

大力发展超特高压GIL设备是“双碳”背景下解决中国大量输电需求的一个重要解决途径。但由于超特高压GIL应用历史较短,其关键性组件的可靠性还有待提高,特别是近年来GIL三支柱绝缘子闪络或击穿事故频发,面临着故障机理不明、优化方法不... 大力发展超特高压GIL设备是“双碳”背景下解决中国大量输电需求的一个重要解决途径。但由于超特高压GIL应用历史较短,其关键性组件的可靠性还有待提高,特别是近年来GIL三支柱绝缘子闪络或击穿事故频发,面临着故障机理不明、优化方法不足、检测手段缺失等严峻现状。文中在简单介绍超特高压GIL三支柱绝缘子组成结构及类型的基础上,统计了近年来中国在运GIL工程中出现的相关故障,重点从材料选型、工艺改进、结构优化、试验与检测技术提升等多个角度,系统分析了当前超特高压GIL三支柱绝缘子在设计、制造、安装、运行及维护各阶段所存在的问题,梳理和提出了多样化的改进措施,并对后续研究给出了建议方向,可为超特高压GIL三支柱绝缘子的产品升级和故障率降低提供有益的参考。 展开更多

关键词 GIL 特高压 三支柱绝缘子 环氧复合材料 表面电荷

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基于几何形状及表面介电分布的GIL三支柱绝缘子优化设计

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作者 陈圣 徐博文 +6 位作者 庚振新 林莘 张佳 王永奇 李爽 毕海涛 田阳 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期27-34,共8页

针对三支柱绝缘子及嵌件表面电场集中分布的问题进行调控,提出了基于有限元模型(finite element model,FEM)结合进化算法(evolutionary algorithm,EA)的几何-介电联合优化方法。首先建立了气体绝缘输电管道(gas insulated line,GIL)三... 针对三支柱绝缘子及嵌件表面电场集中分布的问题进行调控,提出了基于有限元模型(finite element model,FEM)结合进化算法(evolutionary algorithm,EA)的几何-介电联合优化方法。首先建立了气体绝缘输电管道(gas insulated line,GIL)三支柱绝缘子的几何及表面介电参数化模型,以绝缘子表面切向场强最大值Et-max、切向场强不均匀系数Ft、嵌件表面法向场强最大值Ei-max为优化目标量,应用进化算法循环调用FEM进行几何-介电优化计算。优化结果与优化前相比:Et-max从11.3 kV/mm降至9.47 kV/mm,Ft从1.56降至1.34,Ei-max从31.9 kV/mm降至13.4 kV/mm;三支柱绝缘子优化后的几何形状具有哑铃型的特点,增大了沿面距离,整体轮廓呈曲率更大的圆弧形,优化后的表面介电梯度呈“勺型曲线”分布。优化设计的结果可为后续制造三支柱绝缘子提供参考,对于其他高压设备及部件的优化问题同样可采用该优化方法。 展开更多

关键词 气体绝缘封闭输电管道 三支柱绝缘子 非均匀介电涂层 几何优化 电场分布

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GIL三支柱绝缘子机械应力超声检测技术 被引量：19

6

作者 郑尧 郝艳捧 +3 位作者 王国利 高超 周福升 宫瑞磊 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2022-2032,共11页

应力集中会导致三支柱绝缘子出现微气隙或微裂纹,使其机械性能和绝缘性能下降。为此进行550 kV GIL三支柱绝缘子径向、轴向载荷下应力仿真和试验研究,提出标准试样的平行应力声弹性系数测量方法和GIL三支柱绝缘子机械应力超声纵波检测... 应力集中会导致三支柱绝缘子出现微气隙或微裂纹,使其机械性能和绝缘性能下降。为此进行550 kV GIL三支柱绝缘子径向、轴向载荷下应力仿真和试验研究,提出标准试样的平行应力声弹性系数测量方法和GIL三支柱绝缘子机械应力超声纵波检测新方法——用标准试样测量材料的垂直应力声弹性系数、平行应力声弹性系数,基于该系数和声弹性方程,通过测量三支柱绝缘子内部的超声声速得到其应力分布。结果表明:环氧复合材料平行应力、垂直应力声弹性系数分别为4.477×10^(-4) MPa^(-1)、8.908×10^(-5) MPa^(-1)。超声穿透法可以检测三支柱绝缘子径向载荷下柱腿环氧的应力,超声反射法可以检测轴向载荷下柱腿嵌件外围环氧的应力,应力检测值与仿真值一致性较好,并分析了误差原因,为GIL三支柱绝缘子机械应力提供了一种无损检测技术。研究还发现,三支柱绝缘子机械断裂属于脆性断裂,断裂发生在柱腿的环氧-嵌件界面,绝缘子径向载荷下的破坏取决于该界面曲率最大处环氧的拉伸强度,轴向载荷下的破坏取决于该界面的剪切强度。 展开更多

关键词 三支柱绝缘子 机械应力 声弹性效应 超声检测 脆性断裂

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环保型1100 kV GIL用三支柱绝缘子多物理场耦合仿真及校核 被引量：21

7

作者 高璐 贾云飞 +3 位作者 汲胜昌 成妍妍 李心一 李志兵 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期987-996,共10页

为了研制适用于环保型1 100 kV气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line, GIL)中的三支柱绝缘子,针对环保型气体C4F7N/CO2与传统SF6气体在绝缘强度及散热能力等方面的不同,以现有的特高压三支柱绝缘子结构为基础,建立了完善... 为了研制适用于环保型1 100 kV气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line, GIL)中的三支柱绝缘子,针对环保型气体C4F7N/CO2与传统SF6气体在绝缘强度及散热能力等方面的不同,以现有的特高压三支柱绝缘子结构为基础,建立了完善的多物理场耦合仿真模型。通过磁–热–流体耦合仿真,获得了GIL中三支柱绝缘子在额定电流下的温度分布;考虑温度对环氧树脂介电常数的影响,计算获得了三支柱绝缘子的电场分布,并参考SF6下的基准值对各个关键部位的电场强度进行了校核;通过对三支柱绝缘子进行运输状态下的应力仿真,获得了整体的应力分布。计算结果表明,三支柱绝缘子整体温度分布和应力分布满足要求,且有较大裕度;而考虑温度影响后的三支柱绝缘子表面尤其绝缘子腹部是绝缘的薄弱环节,最大电场强度达12.44 kV/mm,在应用于环保型GIL时需重点关注。 展开更多

关键词 环保型GIL 三支柱绝缘子 C4F7N/CO2 磁热流体耦合 热电耦合

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缺陷对交流1100kV GIL三支柱绝缘子电场分布影响的仿真 被引量：21

8

作者 刘鹏 吴泽华 +3 位作者 朱思佳 徐家忠 刘庆东 彭宗仁 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期469-478,共10页

缺陷及导电微粒会严重畸变气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)用三支柱绝缘子的电场分布,甚至引发击穿、放电故障。该文分析特高压(UHV)GIL内可能存在的缺陷及来源,应用有限元仿真软件COMSOL研究了界面缺陷、内部气泡和导电颗粒对三支柱绝... 缺陷及导电微粒会严重畸变气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)用三支柱绝缘子的电场分布,甚至引发击穿、放电故障。该文分析特高压(UHV)GIL内可能存在的缺陷及来源,应用有限元仿真软件COMSOL研究了界面缺陷、内部气泡和导电颗粒对三支柱绝缘子电场分布的影响。结果表明,嵌件界面剥离和中心导体气隙对绝缘子电场分布有着相似的影响规律,其延伸长度越长,缺陷宽度越窄,则绝缘子表面最大电场强度越高。内部气泡对电场分布的影响与尺寸基本无关,但与其位置相关,越靠近金属嵌件对电场的影响越严重。附着导电颗粒会显著增强周围电场,其尺寸越大、电场畸变的范围越大,但对最大电场强度值影响较小;悬浮导电颗粒的尺寸越大,距离三支柱绝缘子表面的垂直距离越小,在三支柱绝缘子表面引发的电场畸变越严重;电场强度最大值随着导电颗粒靠近绝缘子腹部中心而增大。此外,所研究的几类缺陷中,附着导电颗粒对三支柱绝缘的危害最大,其次为界面缺陷。 展开更多

关键词 特高压(UHV) 气体绝缘金属封闭输电线路(GIL) 三支柱绝缘子 界面缺陷 内部气泡 导电颗粒

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特高压GIL哑铃型三支柱绝缘子优化设计方法 被引量：18

9

作者 吴泽华 田汇冬 +4 位作者 王浩然 刘丽岚 郭子豪 刘鹏 彭宗仁 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期2754-2761,共8页

为提高气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission line,GIL)在运行中的可靠性,对特高压GIL哑铃型三支柱结构参数进行了智能优化。建立三维有限元仿真计算模型,全面分析了哑铃型三支柱绝缘子结构,提取了优化... 为提高气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission line,GIL)在运行中的可靠性,对特高压GIL哑铃型三支柱结构参数进行了智能优化。建立三维有限元仿真计算模型,全面分析了哑铃型三支柱绝缘子结构,提取了优化决策变量。针对多段圆弧拼接的复杂支腿轮廓,应用非均匀有理B样条曲线对轮廓进行重构,通过样条曲线的拟合点(型值点)控制轮廓形状,降低了参数数量,解决了多段圆弧连接的复杂轮廓参数化建模难度高的问题。在此基础上,采用多种群遗传算法(multiplepopulation geneticalgorithm,MPGA)对哑铃型三支柱绝缘子进行了优化。优化得到胖头哑铃型三支柱绝缘子的哑铃结构起始位置被抬高,哑铃头部变大,金属嵌件表面最大场强值为9.1 kV/mm,较原始结构下降了约14.2%。该方法解决了支腿复杂轮廓参数化难度大的瓶颈,并有效改善了三支柱绝缘子整体电场分布。复杂轮廓的重构和优化方法能够有效改进哑铃型三支柱绝缘子的结构,提高绝缘子性能,提升特高压GIL的安全性和可靠性。 展开更多

关键词 GIL 特高压 三支柱绝缘子 电场分布 样条重构 优化设计

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特高压GIL三支柱绝缘子结构参数分析与优化 被引量：31

10

作者 吴泽华 王浩然 +3 位作者 田汇冬 郭子豪 刘丽岚 彭宗仁 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3165-3173,共9页

为优化1 100 kV GIL三支柱绝缘子结构,使用有限元软件COMSOL建立特高压三支柱绝缘子计算模型,对绝缘子整体电位分布与电场分布进行了计算。将特高压三支柱绝缘子表面切向场强、合成场强以及金属嵌件表面场强的最大值作为优化研究指标,... 为优化1 100 kV GIL三支柱绝缘子结构,使用有限元软件COMSOL建立特高压三支柱绝缘子计算模型,对绝缘子整体电位分布与电场分布进行了计算。将特高压三支柱绝缘子表面切向场强、合成场强以及金属嵌件表面场强的最大值作为优化研究指标,由此探讨特高压三支柱绝缘子各部位关键结构参数对这3个电场指标的影响程度与规律,确定三支柱绝缘子的优化方向。通过对结构参数与影响规律进行分析,提出了特高压三支柱绝缘子的哑铃型结构。计算结果表明,哑铃型结构可以有效地将金属嵌件表面场强由14.7 kV/mm降低到10.6 kV/mm,而对其他关键部位场强没有较大影响。该结构有效地改善了特高压三支柱绝缘子金属嵌件表面的电场分布,使得特高压三支柱绝缘子的综合电性能得到了提高。 展开更多

关键词 GIL 三支柱绝缘子 哑铃型新结构 有限元法 结构参数

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1100kV气体绝缘金属封闭输电线路用三支柱绝缘子电气性能优化 被引量：10

11

作者 贾云飞 高璐 +3 位作者 汲胜昌 李心一 李志兵 刘焱 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期168-179,共12页

为优化交流1 100kV气体绝缘输电线路中三支柱绝缘子的电气性能,提出了一种基于遗传算法的结构参数优化方法。建立三支柱绝缘子电场和应力场仿真模型,对绝缘子电气性能和机械性能进行校验,发现最大表面场强位于支柱和中心圆柱的连接处,为... 为优化交流1 100kV气体绝缘输电线路中三支柱绝缘子的电气性能,提出了一种基于遗传算法的结构参数优化方法。建立三支柱绝缘子电场和应力场仿真模型,对绝缘子电气性能和机械性能进行校验,发现最大表面场强位于支柱和中心圆柱的连接处,为12.13 MV·m-1,大于12MV·m-1的许用值,可能引发闪络,有必要进行电气性能优化。建立三支柱绝缘子参数化模型,仿真研究各结构参数对三支柱绝缘子电气性能的影响,发现各结构参数的增大对绝缘子电气性能有不同程度的优化,但也会造成绝缘子体积的增加。在满足机械性能需求和绝缘子体积保持不变的条件下,以提高电气性能为目标,提出基于遗传算法的三支柱绝缘子结构参数优化方案,并且为减小计算量,提出该方案的简化方法。结果表明:在相同电压下,优化后的三支柱绝缘子的最大表面场强降低为11.36MV·m-1,绝缘裕度提高了6.3%,优化效果较好。所提方法兼顾了机械性能和绝缘子体积,具有较高的实用性和计算效率。 展开更多

关键词 气体绝缘输电线路 三支柱绝缘子 电气性能优化 机械性能校核 遗传算法

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特高压直流输电工程GIL三支柱绝缘子故障分析及改进措施 被引量：18

12

作者 王井飞 张强 +2 位作者 李祥斌 黄大彬 张任驰 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期246-252,共7页

随着特高压直流输电工程建设日益深入,气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)以占地面积小、环境兼容性好、输送容量大、能承载高电压及大电流等优点被广泛应用于特高压直流输电系统,其运行稳定性研究被提上日程。为了分析GIL运行过程中三支柱... 随着特高压直流输电工程建设日益深入,气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)以占地面积小、环境兼容性好、输送容量大、能承载高电压及大电流等优点被广泛应用于特高压直流输电系统,其运行稳定性研究被提上日程。为了分析GIL运行过程中三支柱绝缘子故障原因,研究三支柱绝缘子运行特性,通过GIL超声波局部放电分析、解体检查、固定三支柱绝缘子受力分析及固定三支柱绝缘子生产工艺分析,明确GIL三支柱绝缘子内部制造缺陷为故障原因。分析认为,通过对GIL固定三支柱装配优化、绝缘支柱生产过程优化及固定三支柱连板优化等措施,改进后三支柱绝缘子应用于生产现场可有效降低GIL设备故障率,提高GIL运行稳定性,对特高压直流输电工程的可靠运行有着重要意义。 展开更多

关键词 GIL 特高压 稳定性 三支柱绝缘子 局部放电

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GIL三支柱绝缘子电场仿真与表面电荷测量 被引量：8

13

作者 陈蔚 黎卫国 +2 位作者 欣振宇 卢冠华 张长虹 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期42-50,共9页

三支柱绝缘子作为GIL设备中的重要部件,研究其表面电荷积聚特性具有重要意义。为充分掌握其电场分布,文中开展了表面电荷集聚理论分析和三支柱绝缘子的电场分布仿真计算,研制了三支柱绝缘子表面电荷测量装置,并在交流电压下开展了表面... 三支柱绝缘子作为GIL设备中的重要部件,研究其表面电荷积聚特性具有重要意义。为充分掌握其电场分布,文中开展了表面电荷集聚理论分析和三支柱绝缘子的电场分布仿真计算,研制了三支柱绝缘子表面电荷测量装置,并在交流电压下开展了表面电荷测量试验。结果表明:三支柱绝缘子腹部区域电场法向分量大于支柱区域;200kV以下,腹部表面平均电荷密度约为支柱的2.5~3倍,250 kV以上,腹部表面平均电荷密度约为支柱的5倍;三支柱绝缘子测量得到的实际电荷分布与仿真结果相符。 展开更多

关键词 三支柱绝缘子 GIL 表面电荷 电场仿真

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不同工艺对特高压GIL三支柱绝缘子组织均匀性的影响 被引量：7

14

作者 田浩 林生军 +4 位作者 张鹏飞 彭宗仁 刘鹏 郝留成 杨保利 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2018年第12期67-73,78,共8页

为研究特高压GIL三支柱绝缘子组织均匀性的影响因素,采用树脂介电固化监测仪分别对单段和分段固化工艺制得的三支柱绝缘子不同部位的固化度分布进行了测量,并采用超声频谱分析方法对固化度分布进行了验证;对硅烷处理和酸性溶液处理的金... 为研究特高压GIL三支柱绝缘子组织均匀性的影响因素,采用树脂介电固化监测仪分别对单段和分段固化工艺制得的三支柱绝缘子不同部位的固化度分布进行了测量,并采用超声频谱分析方法对固化度分布进行了验证;对硅烷处理和酸性溶液处理的金属嵌件与树脂材料的粘接性能进行了对比,并对金属嵌件-树脂粘接试样微观组织形态和裂纹扩展形式进行了研究。结果表明:分段固化工艺制得的三支柱绝缘子的组织均匀性差异更小,硅烷处理后的金属嵌件与树脂的粘接性能更佳。单侧弯曲破坏试验表明,采用分段固化工艺和硅烷处理金属嵌件的特高压GIL三支柱绝缘子的破坏弯矩更大,组织均匀性和运行可靠性更佳。 展开更多

关键词 GIL 分段固化 表面处理 三支柱绝缘子 组织均匀性

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252 kV紧凑型GIL三相三支柱绝缘子绝缘结构设计与优化 被引量：14

15

作者 吴泽华 田汇冬 +3 位作者 靳守锋 朱思佳 王浩然 彭宗仁 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2030-2039,共10页

当GIL由单相运行转变为三相共箱时,滑动设计的支柱绝缘子绝缘结构将变得更为复杂,设计难度显著提高。为提升252 kV三相共箱式紧凑型GIL运行可靠性,应用有限元方法仿真分析了252 kV紧凑型GIL三相三支柱绝缘子电场分布特性,提取了电场设... 当GIL由单相运行转变为三相共箱时,滑动设计的支柱绝缘子绝缘结构将变得更为复杂,设计难度显著提高。为提升252 kV三相共箱式紧凑型GIL运行可靠性,应用有限元方法仿真分析了252 kV紧凑型GIL三相三支柱绝缘子电场分布特性,提取了电场设计指标值。将电场设计指标转化为去量纲化指标f,探讨了252 kV紧凑型GIL三相三支柱绝缘子f值随典型结构参数的变化规律,结合相对标准偏差分析得到了典型结构参数对各设计指标的影响程度。在此基础上,讨论了绝缘子的典型结构参数优化设计顺序与方法,给出了改进方案并分析了改善电极间电容分布以均匀金属件表面电场的方法。结果表明,改进方案的绝缘子表面合成场强、切向场强、嵌件表面场强分别降低了6.9%、11.1%、30.1%。改进方案使三相三支柱绝缘子的3个设计指标均满足了控制值要求,对252 kV紧凑型GIL中三相三支柱绝缘子的优化设计具有重要的指导与参考意义。 展开更多

关键词 252 kV 紧凑型GIL 三相三支柱绝缘子 相对标准偏差 结构设计

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550kV GIL三支柱绝缘子设计 被引量：25

16

作者 汪建成 谢文刚 +1 位作者 宫瑞磊 李伟 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期114-118,共5页

三支柱绝缘子是GIL的核心部件,在GIL中大量应用,设计具有高性能、高可靠性的三支柱绝缘子结构是研制550 kV超高压GIL产品的基础。文中参照GIS设计经验,总结了三支柱绝缘子绝缘强度和机械强度设计的基本原则,并基于此设计了一种三支柱绝... 三支柱绝缘子是GIL的核心部件,在GIL中大量应用,设计具有高性能、高可靠性的三支柱绝缘子结构是研制550 kV超高压GIL产品的基础。文中参照GIS设计经验,总结了三支柱绝缘子绝缘强度和机械强度设计的基本原则,并基于此设计了一种三支柱绝缘子结构,然后利用有限元分析方法,对其绝缘性能和机械性能进行了理论分析和仿真计算,并通过试验进行验证。结果表明:所设计三支柱绝缘子完全符合550 kVGIL的使用要求,同时也验证了设计原则和仿真分析的正确性。 展开更多

关键词 三支柱绝缘子 气体绝缘金属封闭输电线路 绝缘性能 机械性能

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特高压GIL非均匀热气流特性与三支柱绝缘子绝缘裕度分析 被引量：14

17

作者 杜伯学 董佳楠 梁虎成 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1678-1686,共9页

特高压(UHV)气体绝缘输电管道(GIL)导体通流发热,使绝缘气体SF6在温度梯度场下形成对流,导致三支柱绝缘子的沿面绝缘裕度与设计产生差异,威胁特高压GIL的安全运行。为探究气体对流效应对特高压GIL三支柱绝缘子沿面绝缘性能的影响,该文... 特高压(UHV)气体绝缘输电管道(GIL)导体通流发热,使绝缘气体SF6在温度梯度场下形成对流,导致三支柱绝缘子的沿面绝缘裕度与设计产生差异,威胁特高压GIL的安全运行。为探究气体对流效应对特高压GIL三支柱绝缘子沿面绝缘性能的影响,该文建立了水平敷设的1100kV GIL三支柱绝缘子电场-温度场-流体耦合仿真模型,考虑电场和气体密度的影响,计算了三支柱绝缘子放电起始电压。结果表明:大负荷条件下(8000A)GIL导体温度升高53℃,周围气体密度和介电强度下降15%,电场强度设计基准需同比例降低15%以保证足够的绝缘裕度;负荷导致放电起始电压降低11.6%,由于气体受热上浮,绝缘子上支柱周围的气体密度和介电强度均低于底部区域,更容易发生气体放电。因此,气体对流效应对特高压GIL绝缘性能的影响不能忽略,需要针对运行工况对结构及参数作进一步优化。 展开更多

关键词 特高压GIL 气体对流 三支柱绝缘子 绝缘裕度 起始电压

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基于表层梯度电导调控的直流三支柱绝缘子界面电场优化方法 被引量：13

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作者 胡琦 李庆民 +2 位作者 刘智鹏 刘衡 AManu Haddad 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期1856-1865,共10页

气-固界面和嵌件-环氧界面的电场强度集中效应被认为是导致直流三支柱绝缘子发生沿面闪络和支腿炸裂的重要原因,传统的结构优化难以同时有效调控两个界面的电场分布,迫切需要更合理的调控手段。通过电-热-流多物理场仿真,研究直流三支... 气-固界面和嵌件-环氧界面的电场强度集中效应被认为是导致直流三支柱绝缘子发生沿面闪络和支腿炸裂的重要原因,传统的结构优化难以同时有效调控两个界面的电场分布,迫切需要更合理的调控手段。通过电-热-流多物理场仿真,研究直流三支柱绝缘子界面电场分布特性,指出电荷积聚是造成界面处场强集中的主要原因。据此提出基于“类U型”梯度电导的绝缘子双界面电场联合调控策略,通过嵌件-环氧界面高电导涂层和气-固界面非线性电导涂层的协同使用,使得三支柱绝缘子体电导和表面电导呈“类U型”梯度分布,可降低绝缘子内部及表面电荷积聚程度,从而优化界面电场分布。进一步研究双界面涂层对直流三支柱绝缘子界面电场的调控作用,并针对电场调节与损耗控制目标,实现对涂层电导参数的优化。研究结果表明:当嵌件-环氧界面涂覆材料电导率不小于10^(-12)S/m、气-固界面非线性电导材料参数处于“临界饱和线”上时,支柱绝缘子嵌件-环氧界面最大电场强度可从4.48kV/mm降至0.04kV/mm,气-固界面最大切向电场强度从2.47kV/mm降至1.73kV/mm。参数优化后的双界面梯度电导涂层,可使界面电场集中效应得到有效抑制,同时将绝缘子最大电场与功率损耗控制在允许范围内,为高压直流三支柱绝缘子的优化设计提供了基础依据。 展开更多

关键词 直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL) 三支柱绝缘子 界面涂层 梯度电导 界面电场优化

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温度梯度下直流GIL三支柱绝缘子电荷积聚对电场分布的影响分析 被引量：9

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作者 胡琦 李庆民 +1 位作者 刘智鹏 刘衡 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2021年第7期20-27,共8页

在直流电压和温度梯度作用下,气体绝缘输电管道的三支柱绝缘子表面及内部容易积聚电荷,引起局部电场畸变,易诱发三支柱绝缘子沿面闪络和支腿炸裂。通过建立直流三支柱绝缘子电-热-流多物理场的电荷积聚模型,研究了不同运行电流下直流三... 在直流电压和温度梯度作用下,气体绝缘输电管道的三支柱绝缘子表面及内部容易积聚电荷,引起局部电场畸变,易诱发三支柱绝缘子沿面闪络和支腿炸裂。通过建立直流三支柱绝缘子电-热-流多物理场的电荷积聚模型,研究了不同运行电流下直流三支柱绝缘子的电场畸变特征。在最大允许电流下,三支柱绝缘子的表面切向电场强度主要集中在支腿底部,最大切向电场强度可达2.87 kV/mm,而三支柱绝缘子金属嵌件-环氧界面的电场强度可达5.96 kV/mm。直流三支柱绝缘子支腿底部特别是与金属嵌件的交界面,是电场畸变的薄弱环节,在优化设计时需重点考虑温度梯度下支腿底部和金属嵌件的表面电场均匀分布。该研究结果可为高压直流气体绝缘输电管道三支柱绝缘子研发提供参考。 展开更多

关键词 直流GIL 三支柱绝缘子 电荷积聚 温度梯度 电场强度

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GIL设备三支柱绝缘子界面气隙局放诊断与出厂检测分析 被引量：7

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作者 黎卫国 张长虹 +4 位作者 杨旭 奚圣羽 黄忠康 楚金伟 南振乐 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期224-229,共6页

超声波局放检测法是现场判断GIL设备绝缘状态的重要手段。文中利用超声波检测法开展PE换流站GIL设备局放带电测试,发现11起异常信号,为了查明局放信号异常原因,现场开展机械振动、外部电晕干扰等排查,分析信号特征,返厂开展试验验证,解... 超声波局放检测法是现场判断GIL设备绝缘状态的重要手段。文中利用超声波检测法开展PE换流站GIL设备局放带电测试,发现11起异常信号,为了查明局放信号异常原因,现场开展机械振动、外部电晕干扰等排查,分析信号特征,返厂开展试验验证,解体故障定位,缺陷模拟测试等。研究表明:GIL设备存在界面气隙时超声波局放信号图谱特征为出现50 Hz和100 Hz频率相关性信号,且50 Hz频率相关性较小,100 Hz频率相关性强烈,相位模式出现正弦相关性波形,一个周期内有两簇较集中的信号聚集点。结合现场测试和返厂试验分析结果,文中提出了GIL设备现场局放测试判断方法和排除界面气隙缺陷的出厂试验技术手段,对GIL出厂试验和设备运维具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 GIL设备 三支柱绝缘子 界面气隙 局放诊断 图谱特征 出厂试验

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