9512.net
甜梦文库
当前位置:首页 >> >>

GIS装置及绝缘技术-第三章


《GIS装置及其绝缘技术》 2007年10月1日

GIS装置及其绝缘技术
Copyright ? 2007 Xi’an Jiaotong J Univ versity

高电压技术教研室 丁卫东

西安交通大学

Copyright ? 2007 Xi’an Jiaotong J Univ versity

第三章 表面粗糙度和导 电微粒对SF6绝缘的影响

内容
?GIS的绝缘弱点 ?电极材料对放电的影响 ?电极表面粗糙度对放电的影响 ?电极的面积效应 ?导电微粒污染的影响 ?控制微粒污染作用的技术

Xi’an Jiaotong University

-3-

GIS的绝缘弱点
SF6气体绝缘不是完美无缺的 对均匀间隙,当p p=0.1 0.1 MPa时,SF6气体的击穿电场高达89 kV/cm,但在实际 工程应用中,SF6气体间隙的耐受电压远远达不到期望值。在许多情况下,运 行电压只是实验室中所测得的耐受电压的10%。 ① SF6气体绝缘对电场集中很敏感 ?电极表面粗糙度 ?导电微粒污染 ② 支撑绝缘子的沿面放电 ③ VFTO的问题

Xi’an Jiaotong University

-4-

电极材料对放电的影响
电极材料 加工工艺 清洗方法 不同 击穿电压不同 电极材料对放电有影响?

电极材料对SF6间隙的耐电强度无显著影响 本质因素:表面粗糙度 不同材料,采取不同加工方法后, 电极表面的微观结构不同,使得电 极表面轮廓算术平均偏差Ra有很 大差别的缘故。

SF6气体绝缘对电场集中敏感

击穿电压不同
Xi’an Jiaotong University -5-

电极表面粗糙度对放电的影响
由于表面不是完全光滑的,在实际应用条件下,气体间隙的击穿起始E/p 小于(E/p)0。这种现象可以用电极表面粗糙度系数来描述。

Es p ξ= ( E p)0
物理模型 ?彼得逊模型 ?坦特福德模型 电场分布

2R3 ] E ( x) = Ea [1 + 3 ( x + R)
α ( x) = c[ E ( x) / p ? ( E / p) 0 ]

流注击 穿判据

xc

∫ α ( x)dx = K
0

其中

α ( xc ) = 0

得到
Xi’an Jiaotong University

ξ = g ( pR)
-6-

电极表面粗糙度对放电的影响

当pR R比较小时,ζ接近1,这意味着粗糙度对击穿没有任何影响。 当pR比较大时,击穿电压大幅下降

判据 pR < pRcr
Xi’an Jiaotong University -7-

电极表面粗糙度对放电的影响
如果采用坦特福特模型,会得到同样的结果,事实上,无论突起的形状如何, 突起物对原电场击穿特性无影响的临界条件可以写为:
Bph = K

亦即
ph = K K c = =M B ( E p) 0

B=c(E ( /p)0,M为气体的优异值

?气体的优异值越大,越能容忍表面粗糙度

?实际的电极上,通常有多过连续突起,由于突起之间的相互屏蔽作用,使 得突起高度对电场的畸变作用减小,这时粗糙度开始下降的临界值开始变大。

Xi’an Jiaotong University

-8-

电极的面积效应
SF6气体间隙的击穿电压与电极的面积有关 在增加电极面积不会改变SF6气体间隙电场分布的情况下,间隙的击穿电 压随着电极面积增加而降低。在冲击电压下,击穿概率将随着电极面积 的增大而增大。(电极表面缺陷出现的概率) ?随着面积增加,击穿场强逐渐降低并 收敛于渐近值。 ?大面积电极受表面粗糙度影响小于小 面积电极。

实验室条件下,使用小面积电极 所得到的 SF6 间隙击穿电压值, 不能直接用于实际的大型绝缘系 统。
Xi’an Jiaotong University -9-

电极的面积效应
电极的老练 在一定的条件下,气体间隙的击穿电压开始随着放电次数的增加而提 高,最后达到稳定值。这种现象的出现是由于电极的老练过程而引起 的。 气体间隙击穿电压的提高,是由于放电烧掉了落在电极表面的灰尘或 电极表面的毛刺引起的。在高压实验中,试验前经常要老练电极以得 到稳定有效的实验结果。 太光滑的电极和太粗糙的电极老练都用处不大。

Xi’an Jiaotong University

-10-

导电微粒污染的影响
导电微粒的危害 ?诱发气体间隙击穿 ?造成沿面放电 ?形成局部放电,分解SF6气体,从而危害绝缘系统的安全
?非金属微粒对SF6气体绝缘系统的影响很小,一般不需要特殊关注

Xi’an Jiaotong University

-11-

导电微粒污染的影响
微粒尺寸和形状 ?直径低至1μm的金属微粒仍然能引起击穿电压的降低 ?细长型微粒的影响要比球形微粒大的多

Xi’an Jiaotong University

-12-

导电微粒污染的影响
导电微粒的运动: 在一定条件下,导电微粒有可能在电场力的作用下在SF6绝缘系统中运动,影 响微粒运动的因素包括:
?微粒形状、微粒密度、间隙电场分布、微粒所带电荷量
z HVE 运行方向 Fq
z HVE Fq 运行方向 导电微粒 G x

θ0
0

θ
x0

r Fgrad GE

导电微粒 Ffric G x
0 x0

θ0

θ

r

Fgrad Fvisc GE

( )微粒在接地电极表面时 (a)

(b)微粒在间隙中悬浮时

不均匀电场下自由导电微粒受力模型 重力、气体浮力、净电荷所受电场力、介电电泳力、摩擦力、气体粘滞阻力等
Xi’an Jiaotong University -13-

导电微粒污染的影响
直流电压下,微粒在电场的作用下起跳 并飞向另一电极,并在电极间来回运动。 如果微粒端部强电场处出现电晕,将产 生“飞萤”现象,微粒将徘徊在负电极 附近。

Xi’an Jiaotong University

-14-

导电微粒污染的影响
交流电压下,微粒运动与直流电压不同,微粒起跳后,并不马上穿越间隙, 只有当电压明显增加后才开始穿越。 起跳 穿越 击穿

微粒越长,对击穿电压的影响越大
Xi’an Jiaotong University -15-

导电微粒污染的影响
脉冲电压下,微粒受力持续时间很短,在脉冲持续时间之内,微粒基本不会 移动,故脉冲电压对微粒的运动基本没有什么影响。
直流、交流、脉冲电压下自由导电微粒影响的比较 ?直流下出现飞萤现象,击穿电压降低很多 ?起跳后并不马上穿越间隙,有可能以很长周期徘徊接近某一电极 ?对自由导电微粒的运动影响较小

Xi’an Jiaotong University

-16-

导电微粒污染的影响
固定微粒的影响
相当于电极上长了“毛刺”

?起晕电压低,造成局部放电
Xi’an Jiaotong University

?冲击电压下击穿电压低
-17-

导电微粒污染的影响
导电微粒诱发击穿的机理
?微粒端部电场发生畸变使得电场集中 ?运动微粒周围气体密度下降 ?微粒与电极之间的微放电造成的触发作用 ?微粒端部与电极接触瞬间的冲击电场

Xi’an Jiaotong University

-18-

控制微粒污染作用的技术
(1)电极上覆盖介质

覆盖介质有助于提高击穿电压 (阻止微粒获得电荷)
Xi’an Jiaotong University

覆盖介质厚度小于250μm的范围内,击 穿电压将随着介质厚度的增加而增加。
-19-

控制微粒污染作用的技术
覆盖介质的副产品:改善电极粗糙度对击穿电压的影响

Xi’an Jiaotong University

-20-

控制微粒污染作用的技术
(2)采用混合气体(SF6/N2)绝缘

随着混合气体(SF6/N2)中SF6含量减少,pR的临界值上升,这表明 SF6/N2混合气体绝缘系统更能容忍表面粗糙度的影响。同样,混合气体 也比纯SF6绝缘系统更能容忍导电微粒的影响。
Xi’an Jiaotong University -21-

控制微粒污染作用的技术

Xi’an Jiaotong University

-22-

控制微粒污染作用的技术
(3)改进支撑绝缘子的结构设计

a=0.5 mm (SUS)
lift

H.V.E.

Init. p.

140

150

160 x [mm]

170

180
GE G.E.

A

B

C

D

绝缘子和外壳接触处改为钝角

插入金属屏蔽电极

Xi’an Jiaotong University

-23-

控制微粒污染作用的技术

x0

x0

采用带棱的绝缘子

Xi’an Jiaotong University

-24-

控制微粒污染作用的技术

a=1.0mm(SUS) Escape & oscillate Trap-rib spacer

H.V.E

Par. initial P i iti l position

Bottom view
x0 Lowfield particletrap x0

9mm

35mm

9mm

Cross sectional view
Xi’an Jiaotong University

?采用带微粒捕获陷阱的绝缘子 ?倾斜的屏蔽电极

-25-

控制微粒污染作用的技术
(4)微粒陷阱+粘性涂料

(5)电压老练

GIS安装完成之后,将交流电压连续升压 至试验电压值的方法是冒险的。逐级加压 来老练是更加可取的方法。这种试验程序 是为了让导电微粒可以有足够的时间在较 低的电压下运动到微粒陷阱,从而避免在 试验电压下由自由导电微粒引起的击穿。
Xi’an Jiaotong University -26-

练习
( ) 当电极材料不同、加工方法不同时,SF6间隙击穿电压存在差别的主要 (1) 原因是什么? (2) 实验室使用小面积电极得到的实验数据是否能直接用于实际工程中?为 什么? (3) 如何控制GIS设备中自由导电微粒的影响?

Xi’an Jiaotong University

-27-


赞助商链接

更多相关文章:
GIS盘式绝缘子三维电场
GIS 装置及其绝缘技术[M]. 北京: 水利电力出版社, 1991. [2] 何善庆. 550kV GIS 盆式绝缘子闪络事故的分析[J]. 高压电器, 2003, 9(3): 79-80. [3]...
GIS第12、13章教案
GIS第11章教案 7页 2财富值 介绍GIS装置及其绝缘技术第... 69页 2财富值 ...图 12-4 系统界面布局 三、系统开发 1.系统开发环境 硬件系统: 主机, 联想...
GIS绝缘状态评估技术
GIS装置及绝缘技术-第七... 28页 4下载券 GIS装置及绝缘技术-第三... 27...GIS 绝缘状态评估技术一、 技术介绍 GIS 绝缘状态评估,即通过对局部放电检测数据...
关于GIS安装、试验及设计的思考
高压电气GIS装置SF6气体... 6页 免费 第三章 GIS...GIS 采用的是绝缘 性能和灭弧性能优异的六氟化硫(...经过 30 多年的研制开发,GIS 技术发展很快并迅速被...
绝缘监督检查大纲
石化工程质量检查大纲第... 4页 免费 GIS装置绝缘技术教学大... 2页 1下载...绝缘监督检查大纲绝缘监督重点检查内容: 1 一次主设备状态情况 1)运行工况(包括...
GIS电气装置
全封闭式组合电器(GIS) 第一章 GIS 简介 1、GIS...注:高压配电装置的型式有三种:①是空气绝缘的常规...三、断路器技术参数 四、SF6 断路器的运行维护 11...
C—GIS充气柜SF6气体状态综合在线监测装置设计
装置设计 作者:童伟 王晓霏 来源:《硅谷》2013 年第 15 期 摘要 C-GIS ...智能化的 GIS 设备,是将 GIS 的 SF6 绝缘技术、密封 技术与空气绝缘金属封闭...
GIS电气装置
GIS电气装置_电力/水利_工程科技_专业资料。全封闭式组合电器(GIS) ——gas insulated substation 第一章 GIS 简介 1、GIS 的定义 全部采用 SF6 气体作为绝缘介质...
GIS(HGIS)局部放电在线监测装置技术规范
GIS(HGIS)局部放电在线监测装置技术规范_电力/水利_工程科技_专业资料。110~500...气体绝缘金属封闭开关设备技术条件 变电站通信网络与系统 局部放电检测仪视在放电...
GIS盆式绝缘子单相接地事故分析及处理
气体绝缘封闭式组合电器(GIS)是随着绝缘技术的发展而产生的,由断路 器、隔离...《电气装置安装 工程电气设备交接试验标准》 (GB50150-2006)中相关要求进行试验...
更多相关标签:

All rights reserved Powered by 甜梦文库 9512.net

copyright ©right 2010-2021。
甜梦文库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com|网站地图