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基于表面轮廓曲线优化的直流GIS/GIL盆式绝缘子设计方法
1
作者 王靖瑞 公衍峰 +3 位作者 刘智鹏 刘芳 赵晓博 李庆民 《高压电器》 北大核心 2025年第3期87-95,共9页
绝缘子沿面绝缘是直流GIS/GIL绝缘系统的薄弱环节,由于常规交流绝缘子设计准则不再适用于直流工况,研制新型直流GIS/GIL盆式绝缘子对提升直流管道装备可靠性具有重要意义。该研究将直流GIS/GIL中金属微粒的危险运动行为影响纳入管道电... 绝缘子沿面绝缘是直流GIS/GIL绝缘系统的薄弱环节,由于常规交流绝缘子设计准则不再适用于直流工况,研制新型直流GIS/GIL盆式绝缘子对提升直流管道装备可靠性具有重要意义。该研究将直流GIS/GIL中金属微粒的危险运动行为影响纳入管道电极表面场强控制范畴,明确绝缘子初始状态与直流叠加雷电冲击复合电压下沿面场强控制标准,并建立表面电荷积聚与复合电压耦合作用下绝缘子沿面场强考核模型。进一步提出基于表面轮廓曲线优化的直流盆式绝缘子设计方法,依托Bernstein方程开展绝缘子表面轮廓曲线重构,建立轮廓曲线几何控制系数的概念及定义,支撑开展盆式绝缘子优化设计;以绝缘子沿面法向场强(En)与切向场强(Et)最小化为目标,利用粒子群算法进行几何控制系数寻优分析并开展直流绝缘子设计。新型直流绝缘子结构可使凸侧与凹侧的法向场强较交流绝缘子分别降低45.4%和53.0%,法向场强分别降低1.4%和7.5%,复合电压下两侧切向场强分别为7.34、8.33 kV/mm,可满足绝缘需求。该研究可为直流GIS/GIL盆式绝缘子研制提供指导与参考。 展开更多
关键词 直流gis/gil 盆式绝缘子 轮廓曲线优化 复合电压 切向场强 法向场强
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直流GIS/GIL绝缘子沿面绝缘性能提升方法研究进展
2
作者 李庆民 王昌柱 +3 位作者 武文琪 边亚琳 任瀚文 王健 《高电压技术》 北大核心 2025年第3期987-1009,共23页
直流气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear, GIS)和气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line,GIL)具有体积小、通流容量高、适用范围广等优点,是构建新型电力系统、实现双碳目标的重要支撑。尽管GIS/GIL等气体绝缘装备... 直流气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear, GIS)和气体绝缘输电线路(gas insulated transmission line,GIL)具有体积小、通流容量高、适用范围广等优点,是构建新型电力系统、实现双碳目标的重要支撑。尽管GIS/GIL等气体绝缘装备获得了广泛应用,绝缘子沿面绝缘故障仍然是造成设备失效的重要原因,故障两大重要来源是绝缘子表面电荷积聚和金属微粒或粉尘吸附。为此着眼于气-固界面电荷输运关系,修正了绝缘气体离子密度连续性方程并分析了电场调控的重要性,梳理了国内外学者通过绝缘子结构优化、本体材料改性和表面材料改性的技术手段,总结了调控界面电荷、优化沿面电场和抑制粉尘吸附方面的研究成果,并进一步提出亟待解决的关键问题和重要技术瓶颈。针对绝缘子结构优化研究,在电场仿真准确及优化算法先进的基础上,还须发掘闪络电压与沿面电场矢量及放电路径的泛函表征关系,以确定合适的最优化目标函数;针对绝缘子本体及表面材料改性,须开发新型改性材料的规模化制备工艺及精确掺杂与稳定涂覆技术,关注改性材料长时服役稳定运行下的耐热性能与绝缘性能,并提出长时可靠粘附而又抑制粉尘附着的高粘度、低表面能涂层的设计方法。上述问题的有效解决,可为处理直流GIS/GIL的沿面绝缘问题提供有效支撑。 展开更多
关键词 直流gis/gil 电荷积聚 粉尘吸附 几何结构优化 材料改性
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GIS盆式绝缘子残余应力分布检测及成像研究
3
作者 陈荣 何金 +5 位作者 贺春 李松原 赵琦 刘松涛 张涵璞 李进 《高压电器》 北大核心 2025年第9期18-23,共6页
盆式绝缘子是GIS的重要支撑绝缘结构,但是浇注成型过程中环氧树脂交联反应和冷却收缩会使盆式绝缘子内部产生一定的残余应力,与运行载荷叠加容易导致盆式绝缘子开裂,严重威胁GIS设备可靠运行。文中基于声弹性效应设计了一套针对盆式绝... 盆式绝缘子是GIS的重要支撑绝缘结构,但是浇注成型过程中环氧树脂交联反应和冷却收缩会使盆式绝缘子内部产生一定的残余应力,与运行载荷叠加容易导致盆式绝缘子开裂,严重威胁GIS设备可靠运行。文中基于声弹性效应设计了一套针对盆式绝缘子内部残余应力的自动检测与成像系统,首先测试了2.5、1.5 MHz两种频率下环氧树脂复合材料的超声纵波声弹性系数,通过编写工业机械臂扫描路径程序完成对盆式绝缘子各个待测点位超声传输时间的自动采集,联立双频下声弹性方程消去构件厚度变量,实现盆式绝缘子内部残余应力分布检测与成像,为盆式绝缘子可靠性评价提供参考。 展开更多
关键词 gis 盆式绝缘子 残余应力 声弹性效应 分布成像
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时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子动态电场畸变抑制 被引量：8
4
作者 杜伯学 姚航 +1 位作者 梁虎成 董佳楠 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期2851-2859,共9页
为了优化时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子的沿面电场分布,基于表层电导梯度材料(σ-SFGM)设计了以室温(RT)电场均化为目标的RT-SFGM绝缘子与兼顾不同温度梯度(GT)条件的GT-SFGM绝缘子。迭代优化后,RT-SFGM绝缘子的涂层厚度从导体... 为了优化时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子的沿面电场分布,基于表层电导梯度材料(σ-SFGM)设计了以室温(RT)电场均化为目标的RT-SFGM绝缘子与兼顾不同温度梯度(GT)条件的GT-SFGM绝缘子。迭代优化后,RT-SFGM绝缘子的涂层厚度从导体到外壳梯度减小,而GT-SFGM绝缘子的凸面涂层厚度则呈现U型梯度分布。室温条件下,均匀绝缘子的凹面高压三结合点处电场畸变严重,相同位置处的RT-SFGM绝缘子与GT-SFGM绝缘子电场强度分别下降了53.3%和49.5%。随着高压导体温度的上升,绝缘子最大电场位置逐渐向接地外壳附近转移。在40℃温差条件下,GT-SFGM绝缘子的电场畸变抑制效果明显优于RT-SFGM绝缘子,最大电场强度下降59.2%。在负荷加载与负荷波动工况下,GT-SFGM绝缘子的电场变化率分别仅为7%与13.1%,可实现时变温差工况下绝缘子直流电场分布的稳定控制。 展开更多
关键词 直流 gil/gis绝缘子 表面电导梯度材料 时变温差 电场均化
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直流GIL三支柱绝缘子界面电荷多自由度测试与反演算法
5
作者 刘智鹏 胡琦 +1 位作者 李玄 李庆民 《高压电器》 北大核心 2025年第9期128-135,共8页
直流GIL三支柱绝缘子气—固界面容易积聚电荷,引发放电或炸裂击穿等故障,是绝缘系统的薄弱环节。然而,三支柱绝缘子形状不规则,曲面轮廓复杂,目前尚缺乏有效的表面电荷测量方法。研究针对三支柱绝缘子的复杂曲面轮廓,搭建了一套可实现... 直流GIL三支柱绝缘子气—固界面容易积聚电荷,引发放电或炸裂击穿等故障,是绝缘系统的薄弱环节。然而,三支柱绝缘子形状不规则,曲面轮廓复杂,目前尚缺乏有效的表面电荷测量方法。研究针对三支柱绝缘子的复杂曲面轮廓,搭建了一套可实现电位全方位测量的空间五自由度机械装置,完成了对绝缘子表面电位全方位的自动测量,总测量点数为15120个,空间采样率为0.25 mm^(-2)。进一步通过调整边界条件以及采用维纳滤波处理,提出了适用于非对称复杂曲面结构的表面视在电荷反演优化算法。同种干扰条件下的模拟算例表明,相较于传统的表面视在电荷法,优化算法计算结果的均方根误差降低了12.2%,有效提升了算法的抗干扰能力。基于提出的测量—反演方法,研究了不同温度条件下直流三支柱绝缘子表面电荷积聚情况,发现温度梯度会导致三支柱绝缘子支腿区域同极性电荷的幅值与分布范围显著增大,表面电荷密度可超过60μC/m^(2)。 展开更多
关键词 直流gis/gil 三支柱绝缘子 表面电荷 多自由度测量 反演算法
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GIL三支柱绝缘子表面电荷积聚特性
6
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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126 kV洁净空气GIS用三相共箱盆式绝缘子研制开发
7
作者 王瑶 吴晟玮 +2 位作者 刘东阳 赵俊卿 高洋 《高压电器》 北大核心 2025年第7期161-170,共10页
高压输变电设备中的GIS开关,长期以来一直以SF6作为主要的灭弧和绝缘介质。SF6虽具有极为稳定的化学性质这一优点,但过量排放会引发全球变暖这一弊端也不容忽视。正因如此,国内外学者不断对其替代气体进行深入研究与试验。文中以洁净空... 高压输变电设备中的GIS开关,长期以来一直以SF6作为主要的灭弧和绝缘介质。SF6虽具有极为稳定的化学性质这一优点,但过量排放会引发全球变暖这一弊端也不容忽视。正因如此,国内外学者不断对其替代气体进行深入研究与试验。文中以洁净空气为绝缘气体,对环保型126 kV GIS盆式绝缘子进行设计优化。以现有的126 kV SF6绝缘GIS盆式绝缘子结构为基础,采用控制变量法,对导体中心距φD、导体与壳体气隙距离H、接地屏蔽环半径R、盆式绝缘子厚度T等关键尺寸进行优化。通过大量仿真计算和对比分析,最终确定了满足洁净空气绝缘强度的更优盆式绝缘子方案。同时,通过试验进一步验证了该盆式绝缘子的绝缘性能和机械性能,有力地支撑了其结构合理性。该方法为洁净空气绝缘盆式绝缘子的设计提供了可行的解决方案。 展开更多
关键词 环保型gis 盆式绝缘子 洁净空气绝缘 绝缘性能 机械性能 仿真计算
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用于GIS盆式绝缘子沿面耐电性能提升的电导率-温度自适应复合涂层制备方法及其性能
8
作者 葛医博 夏云峰 +3 位作者 刘贯科 张海鹏 戴喜良 董冰冰 《高电压技术》 北大核心 2025年第6期2680-2690,共11页
盆式绝缘子作为气体绝缘开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的关键部件,其沿面耐电性能是决定GIS设备绝缘裕度的关键因素。为提升盆式绝缘子沿面耐电性能,该文提出一种用于改善其表面电场分布的电导率-温度自适应... 盆式绝缘子作为气体绝缘开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的关键部件,其沿面耐电性能是决定GIS设备绝缘裕度的关键因素。为提升盆式绝缘子沿面耐电性能,该文提出一种用于改善其表面电场分布的电导率-温度自适应复合涂层制备方法,分析不同填充配比下涂层的综合性能以及改进涂覆方法,研究绝缘子样件涂覆电导率-温度自适应复合涂料前后的表面温度分布特征和耐电性能。结果表明:绝缘子样件表面温度从导杆到接地法兰逐渐降低,样件涂覆电导率-温度自适应复合材料后的表面温度与未涂覆相比温度差异小于10%;TiO_(2)填充量为30%~50%时复合材料的综合性能较优;电-热耦合场作用下,盆式绝缘子沿面闪络电压随着表面温度梯度增大而逐渐降低;涂覆不同组分和不同段数的电导率-温度自适应复合材料可以提高绝缘子沿面闪络电压,中心温度40~80℃时的样件涂覆50%TiO_(2)填充量复合材料后的沿面闪络电压与未涂覆相比提升15.22%~17.74%,研究结果为交流盆式绝缘子沿面耐电性能提升提供参考。 展开更多
关键词 gis 盆式绝缘子 沿面耐电性能 电导率-温度自适应复合涂层 闪络电压
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直流电压下GIS盆式绝缘子表面电荷及电场分布特性仿真研究 被引量：3
9
作者 罗传仙 邱虎 +5 位作者 孙亚辉 文豪 程立丰 罗子秋 张晓星 郭世瑞 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期101-110,共10页
GIS中盆式绝缘子表面在外施直流电压时会积聚大量电荷使得沿面闪络电压大幅降低,从而引发一系列电气设备故障。基于上述问题,文中分析了盆式绝缘子表面电荷的来源与传导途径,采用有限元仿真计算方法构建了二维轴对称仿真模型以及设定相... GIS中盆式绝缘子表面在外施直流电压时会积聚大量电荷使得沿面闪络电压大幅降低,从而引发一系列电气设备故障。基于上述问题,文中分析了盆式绝缘子表面电荷的来源与传导途径,采用有限元仿真计算方法构建了二维轴对称仿真模型以及设定相关参数,研究了电压极性、不同电压幅值以及电压极性反转对盆式绝缘子表面电荷分布的影响。结果表明,在直流电压下,凹面主要积聚与外施直流电压极性相反的电荷,凸面主要积聚与直流电压极性相同的电荷,且凹面积聚的电荷密度更大;在极性反转后-100 kV直流电压下,盆式绝缘子表面原先积聚的电荷密度呈现先增大后逐渐减小的趋势,随后转换极性并达到饱和,电场在靠近高压端以及盆式绝缘子沿面0~20 mm处的畸变程度较为明显。电场在盆式绝缘子表面电荷极性发生变化前出现峰值,相比较电荷达到饱和状态,此时盆式绝缘子凹面最大场强增加46%,凸面最大场强增加5.4%。该研究可为直流电压下盆式绝缘子表面电荷分布特性提供指导。 展开更多
关键词 表面电荷分布 盆式绝缘子 直流gis 电荷积聚
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直流GIS/GIL内微纳粉尘弥散浓度分布特性及对气隙击穿强度的影响 被引量：1
10
作者 王媛 杨睿成 +3 位作者 苏宝亮 李玄 薛乃凡 李庆民 《电工技术学报》 北大核心 2025年第5期1601-1613,共13页
在气体绝缘全封闭组合电器/气体绝缘金属封闭输电线路(GIS/GIL)的制造、运输、服役过程中,会不可避免地产生并积聚微米级及更小尺寸的金属粉尘,这种微小尺度的粉尘难以检测且其弥散运动特性呈现随机特征,是诱发气隙击穿的主要原因之一... 在气体绝缘全封闭组合电器/气体绝缘金属封闭输电线路(GIS/GIL)的制造、运输、服役过程中,会不可避免地产生并积聚微米级及更小尺寸的金属粉尘,这种微小尺度的粉尘难以检测且其弥散运动特性呈现随机特征,是诱发气隙击穿的主要原因之一。该文在分析粉尘光散射特性的基础上,设计了微纳粉尘弥散浓度的光探测系统,获得了不同粒径粉尘弥散浓度与仪器输出电压之间的定量关系与特征函数。实验研究表明,粉尘的弥散浓度随电压升高呈现先上升后下降的变化趋势,存在极值效应;当光探测区内粉尘浓度达到峰值浓度的80%左右时,发生气隙击穿的概率显著提高。进一步研究了影响粉尘弥散运动的关键因素,获得了粉尘粒径、初始质量、材质等初始条件与粉尘弥散运动特性的关联规律,粒径越小、初始质量越大,粉尘弥散运动越剧烈、击穿电压越低,击穿电压较无粉尘时下降可达36.7%,且不同材质、不同初始位置的粉尘表现出不同的弥散运动特性。该文可为实现GIS/GIL内微纳粉尘弥散浓度的有效探测与危险程度评估提供方法基础和科学依据。 展开更多
关键词 gis/gil 微纳粉尘 光散射法 弥散浓度 气隙击穿
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特高频-超声波法联合的GIS/GIL局部放电信号降噪与缺陷定位
11
作者 李星 丁登伟 +3 位作者 许渊 姜金鹏 陈孝信 王雷 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2384-2393,共10页
局部放电检测是开展气体绝缘组合电器(gasinsulatedswitchgear,GIS)/气体绝缘输电线路(gasinsulated transmission line, GIL)设备绝缘状态评估的重要手段,特高频和超声波法是现场局部放电检测常用方法。然而,现场干扰复杂、局放信号传... 局部放电检测是开展气体绝缘组合电器(gasinsulatedswitchgear,GIS)/气体绝缘输电线路(gasinsulated transmission line, GIL)设备绝缘状态评估的重要手段,特高频和超声波法是现场局部放电检测常用方法。然而,现场干扰复杂、局放信号传播衰减明显,局放信号信噪比低甚至完全淹没于噪声信号中,导致诊断和定位困难。为此,该文研究提出一种基于相干平均的局部放电特高频和超声信号降噪方法。与传统小波降噪和奇异值分解降噪方法相比,该文方法具有更低的均方误差(mean square error, MSE),更高的归一化互相关系数(normalized correlation coefficient, NCC)和噪声降低水平(reduction in noise level, RNL),且该文方法无需复杂的参数选取。在某水电站开展局部放电现场检测,并对特高频和超声信号进行降噪和定位分析。结果表明,采用该文方法,局放信号噪声从十几毫伏降低至1m V以下,可有效提取出被噪声淹没的局放脉冲。极低信噪比情况下,该文降噪方法也具有良好降噪效果,传统方法则失效。基于降噪后的局放信号成功实现缺陷精确定位,验证了所提降噪方法的有效性。该文研究结果可有效提升局放检测有效性,为GIS/GIL缺陷检测和定位提供了有效支撑。 展开更多
关键词 gis gil 局部放电 声电联合 信号降噪 缺陷定位
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考虑温度梯度的高压直流GIL盆式绝缘子空间电荷仿真 被引量：3
12
作者 庞曦 许天蕾 +3 位作者 刘鹏 魏鼎欣 谢宗良 彭宗仁 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1014-1024,共11页
在直流电压和温度梯度作用下,直流气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line,GIL)中盆式绝缘子内部易积聚空间电荷,引起局部电场畸变。因此,研究直流电压下盆式绝缘子内空间电荷积聚特性,对提高直流GIL的绝缘性能具有重要意义... 在直流电压和温度梯度作用下,直流气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line,GIL)中盆式绝缘子内部易积聚空间电荷,引起局部电场畸变。因此,研究直流电压下盆式绝缘子内空间电荷积聚特性,对提高直流GIL的绝缘性能具有重要意义。以直流GIL盆式绝缘子为研究对象,基于2维双极性载流子模型,建立了电-热-流-电荷多物理场耦合模型,研究了不同温度分布、不同电压等级和不同极性电压下盆式绝缘子内空间电荷分布特性和电场分布规律。仿真结果表明:仿真模型能够有效地模拟盆式绝缘子内空间电荷和电场分布,在盆式绝缘子工作条件下,空间电荷主要积聚在金属与绝缘材料界面处,最大电荷密度为156.59 mC/m^(3),在一定程度上造成设备内部电场畸变。绝缘子在复杂工况下的空间电荷仿真可以解决电力设备难以直接测量空间电荷分布的难题,研究方法和结果可为直流GIL的绝缘优化设计和可靠运行提供理论支撑。 展开更多
关键词 空间电荷 盆式绝缘子 直流gil 电场分布 环氧复合材料
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小型化GIS隔板绝缘子电场优化设计 被引量：2
13
作者 夏欣倩 祝子绚 +7 位作者 刘琳 单婵 王世峻 王梦薇 朱理 蔡亦竹 郝艳捧 李立浧 《广东电力》 北大核心 2024年第4期105-114,共10页
为解决小型化SF_(6)气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)沿面闪络频发的问题,以交流220 kV GIS隔板绝缘子为研究对象,基于电场设计准则、沿面闪络事故原因分析和电场的有限元分析计算结果,提出小型... 为解决小型化SF_(6)气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)沿面闪络频发的问题,以交流220 kV GIS隔板绝缘子为研究对象,基于电场设计准则、沿面闪络事故原因分析和电场的有限元分析计算结果,提出小型化GIS隔板绝缘子的电场设计中场强控制的关键点。研究发现:①目前GIS绝缘件的电场设计准则没有考虑两因素对沿面绝缘的影响,一是SF_(6)气体中沿面闪络电压比气体间隙击穿电压分散性大,二是特快速瞬态过电压对附着金属微粒盆式绝缘子沿面的绝缘威胁比标准雷电过电压大;②为提高盆式绝缘子的沿面绝缘强度,不仅要优化电场分布使得放电不沿面发展,还要降低微粒积聚区域的电场强度提升沿面的金属微粒容错性;③盆式绝缘子具有较好的金属微粒容错性,更适用于金属微粒较多的开关气室,相比之下,平盘绝缘子更适用于金属微粒相对较少的母线气室;④在沿面电场强度校核中,盆式绝缘子需重点关注绝缘子凹面电场强度最大值,平盘绝缘子则需关注沿面接地端电场强度最大值;⑤在内绝缘校核方面,2种绝缘子均需要关注内嵌电极表面电场强度的控制。 展开更多
关键词 gis 隔板绝缘子 结构优化 电场仿真 沿面闪络
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超特高压GIL三支柱绝缘子研究述评 被引量：4
14
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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高压直流GIS绝缘设计关键问题研究进展
15
作者 唐博文 卓然 +1 位作者 王邸博 唐炬 《电气工程学报》 北大核心 2025年第4期343-360,共18页
高压直流绝缘金属封闭开关设备(Gas insulated switchgear,GIS)已逐渐成为直流输电系统的主要设备,因占地面积小、绝缘性能优良和可靠性高等优点,用于降低深远海域风电换流站建设成本最具优势。然而,在长期直流电压作用下,GIS气-固绝缘... 高压直流绝缘金属封闭开关设备(Gas insulated switchgear,GIS)已逐渐成为直流输电系统的主要设备,因占地面积小、绝缘性能优良和可靠性高等优点,用于降低深远海域风电换流站建设成本最具优势。然而,在长期直流电压作用下,GIS气-固绝缘界面会出现独有的电荷积聚现象,严重时会导致气固绝缘界面电场分布发生畸变而诱发沿面闪络,制约了GIS在超特直流高压中的应用。目前直流GIS绝缘结构设计因缺乏相关的理论依据和技术准则,导致实际装备设计通常采用增大绝缘距离来保障绝缘裕度,未能完全发挥气体绝缘装备紧凑化的优势,加之GIS内金属微粒的治理、环保型绝缘气体的引入以及电荷积聚闪络的判断等对其绝缘设计提出了新要求。鉴于此,本文从表面电荷抑制、气-固界面电场调控、金属异物的治理以及引入环保型绝缘气体后需要解决的新问题等方面总结现有的研究成果,以期为将来的GIS绝缘结构设计和因电荷积聚导致的绝缘闪络运维提供参考与支撑。 展开更多
关键词 高压直流gis 绝缘子 表面电荷 电场调控 金属微粒治理 环保绝缘气体
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基于超声波的GIS盆式绝缘子螺栓松动程度监测方法 被引量：3
16
作者 王伟 李鹏江 +4 位作者 李国栋 董理科 郑志宏 芦竹茂 宋建成 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期111-119,共9页
GIS中的重要组成部分盆式绝缘子主要通过法兰螺栓进行固定,但螺栓松动会导致盆式绝缘子受力不均甚至气体泄漏等问题,严重影响GIS运行的可靠性和安全性。文中提出了一种GIS盆式绝缘子法兰螺栓松动程度的超声波监测方法,利用压电传感器进... GIS中的重要组成部分盆式绝缘子主要通过法兰螺栓进行固定,但螺栓松动会导致盆式绝缘子受力不均甚至气体泄漏等问题,严重影响GIS运行的可靠性和安全性。文中提出了一种GIS盆式绝缘子法兰螺栓松动程度的超声波监测方法,利用压电传感器进行超声信号的激励与接收,并将压电传感器安装在待测螺栓所连接的法兰两侧,根据超声响应信号的能量衰减率来判断螺栓松动程度。通过实验研究了不同工况下超声响应信号能量及其衰减率的变化规律。结果表明,随着螺栓松动程度的增加,响应信号幅值逐渐下降,信号能量衰减率逐渐增大,单个螺栓松动且松动等级为3时信号能量衰减率可达40.8%;同时发现距离松动螺栓最近的压电传感器接收信号能量衰减率最大。该方法可实现GIS盆式绝缘子法兰螺栓松动程度监测,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 超声波 gis 盆式绝缘子 压电传感器 螺栓松动监测
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GIS/GIL绝缘子超声检测研究进展与展望 被引量：13
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作者 郝艳捧 梁学致 +4 位作者 黄盛龙 郑尧 王国利 高超 周福升 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3596-3606,共11页
气体绝缘开关/气体绝缘输电线路(gas insulated switchgear/gas insulated transmission lines,GIS/GIL)绝缘子应力集中、密度不均匀和内部集中缺陷可能是目前威胁GIS/GIL设备安全运行的主要原因,急需研究其检测方法。为此分析了GIS/GI... 气体绝缘开关/气体绝缘输电线路(gas insulated switchgear/gas insulated transmission lines,GIS/GIL)绝缘子应力集中、密度不均匀和内部集中缺陷可能是目前威胁GIS/GIL设备安全运行的主要原因,急需研究其检测方法。为此分析了GIS/GIL绝缘子应力集中、密度不均匀和内部集中缺陷的原因和检测技术现状,系统总结了GIS/GIL绝缘子常用环氧复合材料超声检测技术的研究进展,包括纵波声速、检测深度、灵敏度、第一临界角和临界折射纵波渗透深度等超声传播特性,超声临界折射纵波的声弹性效应和声弹性系数、GIS/GIL绝缘子次表面应力临界折射纵波声程差检测法和热应力云图、三支柱绝缘子柱腿平行应力纵波反射法和垂直应力纵波穿透法等超声应力检测技术,GIS/GIL绝缘子内部缺陷纵波反射法成像、表面缺陷临界折射纵波法和界面缺陷纵波斜入射法等内部集中缺陷超声检测技术,以及盆式绝缘子纵波反射法密度云图等密度均匀性超声检测技术。该研究指出研发少峰高频高能超声探头、绝缘子全域超声快速成像、多结构多部位超声检测、去应力处理残余应力测量、密度与残余应力耦合理论等是未来超声检测广泛应用于GIS/GIL绝缘子亟待解决的关键技术和基础理论。 展开更多
关键词 gis/gil 超声检测 应力集中 内部集中缺陷 密度不均匀
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界面电荷注入与积聚行为对直流GIS/GIL绝缘子沿面电场的影响分析 被引量：9
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作者 胡琦 刘智鹏 +2 位作者 刘衡 李庆民 AManu Haddad 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期101-110,共10页
气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)和气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metalenclosed transmission line,GIL)运行电流大,设备内部存在明显的温度梯度分布,造成高压电极附近电荷的注入与迁移加剧,导致绝缘子内空... 气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)和气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metalenclosed transmission line,GIL)运行电流大,设备内部存在明显的温度梯度分布,造成高压电极附近电荷的注入与迁移加剧,导致绝缘子内空间及表面电荷的积聚,畸变电场,容易诱发沿面闪络故障。为此文中建立了电—热耦合应力下直流盆式绝缘子内的电荷注入与积聚模型,研究了考虑电荷注入和迁移特性的绝缘子空间电荷及表面电荷积聚情况,并分析了不同负载电流下绝缘子沿面电场分布规律。研究结果表明:温度梯度下,导体—绝缘界面电荷注入会造成绝缘子内部同极性空间电荷的积聚,并且空间电荷积聚密度会随着负载电流的增大而增大;空间电荷的积聚会减弱高压电极附近电场强度,增强绝缘子凸侧表面法向电场强度,加剧表面电荷的积聚;空间及表面电荷的积聚会使绝缘子表面电势上升,导致接地电极附近电势差增大,电场强度显著增大,地电极三结合点处的场强由空载条件下的1.71 kV/mm增长为额定电流作用下的3.47 kV/mm,增加了103%。该研究结果有助于理解温度梯度下直流绝缘子表面电场畸变机理,并对直流绝缘子的优化设计和安全运行有一定的参考价值。 展开更多
关键词 gis gil 电—热耦合 电荷注入 电荷积聚 沿面电场分布
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一起500kVGIL管母支柱绝缘子故障分析 被引量：4
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作者 陈静 曹鸿 +1 位作者 李国艮 王典浪 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期190-196,共7页
为了分析某换流站的一起500 kV GIL管母支柱绝缘子故障,对故障GIL开展解体检查、结构原理分析、重力影响分析、导体膨胀仿真计算、绝缘子浇注工艺分析、绝缘子装配工艺分析等。通过研究分析,确定了GIL故障原因为三支柱绝缘子铝质金属表... 为了分析某换流站的一起500 kV GIL管母支柱绝缘子故障,对故障GIL开展解体检查、结构原理分析、重力影响分析、导体膨胀仿真计算、绝缘子浇注工艺分析、绝缘子装配工艺分析等。通过研究分析,确定了GIL故障原因为三支柱绝缘子铝质金属表面与绝缘体之间存在微小间隙缺陷,在生产、运输、安装、运行等过程中小间隙逐渐扩展、劣化,最终导致击穿放电。最后从强化生产工艺控制、提升出厂检测标准、提高运输过程管控要求、加强现场超声波带电局放测试几方面提出改进建议,为后续GIL生产、运输、运维等方面提供借鉴。 展开更多
关键词 gil 管母 支柱绝缘子 故障原因 仿真计算 防范措施
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恒压下GIS固体绝缘界面气隙缺陷放电严重程度评估 被引量：3
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作者 唐志国 李阳 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期62-68,77,共8页
为了研究GIS绝缘子界面气隙缺陷的放电发展过程,文中设计了空洞气隙缺陷模型,搭建了一套GIS气隙缺陷放电长期测试平台。基于缺陷模型的击穿电压对带有缺陷的试品施加90%Ub、60%Ub、30%Ub的交流恒压,使用UHF检测系统采集放电数据直至试... 为了研究GIS绝缘子界面气隙缺陷的放电发展过程,文中设计了空洞气隙缺陷模型,搭建了一套GIS气隙缺陷放电长期测试平台。基于缺陷模型的击穿电压对带有缺陷的试品施加90%Ub、60%Ub、30%Ub的交流恒压,使用UHF检测系统采集放电数据直至试品击穿。提取放电次数、放电幅值、放电时间间隔分析放电状态特征,发现GIS气隙缺陷放电发展过程存在两个阶段,前期放电幅值缓慢增大,放电脉冲逐渐稀疏,放电发展较为平稳;后期放电幅值急剧减小,放电脉冲密集,放电发展剧烈,采用k⁃means聚类算法及BP神经网络建立了气隙缺陷局放发展阶段的划分规则。研究表明,放电次数、放电幅值、放电时间间隔3种统计参量呈现阶段式单调性的趋势,可以用3种统计参量前向差分绝对值作为特征参量来评估GIS气隙放电严重程度;对GIS恒压试验进行聚类分析将放电过程划分为平稳劣化阶段和加速劣化阶段,随着外施电压水平的降低,平稳劣化阶段被压缩,加速劣化阶段占比升高。 展开更多
关键词 gis绝缘子 气隙放电 恒压法 状态划分 评估
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