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:
110kV 气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)-ok
110kV 气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)-ok - 招标编号:××× (请业主提供智能升压站涉及设备的技术要求) 宁夏华电永利一期 2×660MW 工程 第二批辅机...
电气化铁路C-GIS开关柜新技术
GIS 开关柜新技术的研究和开发, 我汇报的内容分三...气体绝缘开关设备的发展现状, 27.5kv 中压气体绝缘...更智能化装置如气体密度 在线检测,局部在线检测和温升...
气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备解体检修技术
气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备解体检修技术 【摘要】本文讲述了气体绝缘金属封闭开关 gis 设备解体检修 技术,引用深圳 110kv 福源站为例进行了阐述,主要说明 gis ...
GIS局部放电特高频检测技术规范
GIS 内部的多种绝缘缺陷, 是诊断 GIS 健康状态的...高压开关设备通用技术条件 电气装置安装工程,电气设备...本标准章条 验项目 技术要求 5.4.1 检验方法 6....
GIS技术的进步
GIS技术的进步_机械/仪表_工程科技_专业资料。GIS的发展 1 GIS 技术的进步 气体绝缘金属封闭开关设备(以下简称 GIS) ,是由若干相互直接联结在一起的...
气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备解体检修技术
气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备解体检修技术 【摘要】本文讲述了气体绝缘金属封闭开关 GIS 设备解体检修技术,引用 深圳 110kV 福源站为例进行了阐述,主要说明 GIS ...
110kV SF6气体绝缘全封闭组合电器安装技术
110kV SF6气体绝缘全封闭组合电器安装技术_电力/水利...气体绝缘全封闭组合电器(GIS)与传统敞开式电 器相比...工器具主要包括:室内行吊、真空泵、 SF6 回收装置...
110kV线路绝缘子、开关、GIS等电气设备的交流耐压技术方案
110kV线路绝缘子、开关、GIS等电气设备的交流耐压,试验频率为30-300Hz,最高试验电压265kV技术选配方案。BPXZ-HT-270kVA/270kV/27kV 调频式串联谐振试验装置 一...
高压电气设备绝缘在线监测
高压电气设备绝缘在线监测摘要:本文介绍了高压电气设备绝缘在线监测的概念、绝缘在线监测系统,并具体介绍了氧 化锌避雷器、GIS、变压器在线监测技术以及绝缘在线监测存在...
220KVGIS检修工艺规程
检修工艺规程第一章 技术规范 技术规范 第一条 本...化硫气体绝缘金属封闭组合电器(简称为 GIS) ,包括:...4)作业区设有专用的垃圾回收装置。 三)解体检修前...
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