金属微粒对交流滤波器断路器灭弧室电场的影响

换流站交流滤波器断路器因切断频繁等因素发生了多起爆炸事故,威胁了电网运行安全。分析表明交流滤波器断路器合闸涌流对弧触头烧蚀产生的金属微粒,可能会引起灭弧室电场畸变进而降低设备绝缘强度,为此文中开展了金属微粒对交流滤波器断路器灭弧室电场分布的仿真研究。首先基于电磁场数值分析理论,采用Solidworks和Ansys软件建立了550 kV ACF断路器和不同形状金属微粒的三维数值仿真模型,并仿真分析了无金属微粒情况下ACF断路器开断过程中的电场分布;然后,研究了金属微粒形状和半径对灭弧室电场分布的影响,研究表明,金属微粒的存在增加了灭弧室最大场强,且不同形状金属微粒对灭弧室电场计算结果影响程度不同,对于半球体微粒,最大场强随微粒半径增加而减小,且当其附着于静弧触头表面时对灭弧室绝缘性能影响最大;最后,基于灭弧室无金属微粒时电场优化结果,分析了静弧触头表面有金属微粒时,燃弧时间对交流滤波器断路器灭弧室电场的影响,并提出了优化措施,即将燃弧时间提至5 ms时,灭弧室最大场强将小于SF6气体工程击穿场强。     

一起断路器合闸不到位导致爆炸的故障分析

文章分析了一起LW30-72.5断路器在自动投切状态下的极柱爆炸事故.通过对断路器进行拆解分析,发现该断路器绝缘拉杆与操作杆连接销的弹簧销安装未到位,导致连接销移位发生先发性故障,从而导致动弧触头与静弧触头之间不能有效闭合,发生持续性电弧放电,且因为移位的连接销与极柱瓷套之间持续摩擦导致绝缘拉杆形变逐渐积累,动弧触头与静弧触头之间的未闭合距离积累到44mm,最终导致动弧触头和静弧触头烧熔,烧熔金属液沿绝缘拉杆下流导致绝缘拉杆过度爬电最终导致该相接地熔毁,最终导致极柱瓷套内发生支撑座爆炸.建议对同批次LW30-72.5断路器进行基于电阻检测和气体成分检测的无损检测和X光加强检测,避免同类故障导致相似事故。     

双断口结构对特高压SF6断路器气流场影响分析

基于动网格技术,根据边界的运动、变形和重新构建计算区域的网格,对双断口特高压SF6断路器开断过程的气流场进行仿真。采用有限体积方法,对灭弧室内有源、有粘、可压且伴有激波、湍流的复杂流路的气流场进行数值计算。通过550kV单断口灭孤室与1100kV SF6双断口灭弧室总体与喷口、静弧触头、动弧触头周围气流场特性进行定量描述与对比分析,找到不同流路下的气流场的变化,为串联多断口结构对特高压SF6断路器介质恢复特性影响分析与设计提供基础。     

40．5kV附带TA式断路器问题分析

内附TA断路器是一种将TA与断路器结合于一体的断路器,可以是SF6断路器,也可以是SF6气体绝缘真空断路器,TA布置在断路器上下瓷套之间。内附TA断路器由于无须外设TA,节省了成本,减少了占地面积。针对近年来河北南部电网多次发生内附TA断路器故障,对内附TA式断路器TA的绝缘方式、SF6气体湿度的影响、TA二次线引线管放电原因及引线管材质等问题进行分析,并提出建议。     

500 kV交流滤波器用断路器灭弧室爆炸故障分析与防范措施

为了解决一起500 kV交流滤波器用断路器灭弧室爆炸故障,笔者对故障断路器进行现场检查、返厂解体、关键部件检测、断口过电压仿真、抽样检查分析,在高海拔特高压试验基地,以同站临相断路器为试品,试验研究了交直流叠加下断路器的绝缘特性。研究结果表明:断路器灭弧室爆炸原因为该型号断路器内绝缘裕度偏低,且弧触头材质不佳,开断过程中产生的金属粉尘及装配过程遗留金属异物导致内部电场分布畸变,内部绝缘击穿放电。最后,结合交流滤波器断路器运行工况特殊性和灭弧室爆炸原因提出了预防性的措施和建议。     

550kV/50kA单断口断路器的开发

通过对550kV/63kA双断口断路器和363kV/50kA单断口断路器技术加以改进,利用计算机解析技术,提高了额定SF6气体压力和分闸速度,对弧触头和喷口形状进行了改进,优化了灭弧室结构,从而开发出550kV/50kA单断口罐式断路器样机。该样机分别在国家高压电器质量监督检验中心和KEMA实验站完成了绝缘试验及容性电流、大容量开断等试验项目。550kV单断口断路器所有电气性能得到了确认。     

高压SF6电流互感器绝缘特性分析

高压SF6气体绝缘电流互感器(简称HV SF6TA)由于绝缘气体本身特性,其内部电场分布的均匀程度和电场强度分布必须严格控制,以保证其高绝缘特性。电场计算是绝缘分析的重要手段。HV SF6TA场域结构复杂,为进行绝缘分析与结构设计,以220 kV HV SF6TA实际产品结构为研究对象,采用有限元数值求解方法,建立了含SF6、绝缘瓷套、空气等多重介质的三维电场数学模型,采用区域分解和自适应剖分技术相结合,对三维电场进行了仿真求解,得到了复杂结构中三维场域电场分布,找到了HVSF6TA内部最大场强所在位置以及绝缘薄弱点。为提高HVSF6TA全场域电场的均匀度,避免电晕放电等击穿现象的发生,绝缘设计中对法兰盘附近加设屏蔽环以及在一次导体端部加设屏蔽环两种方案的电场进行了分析,并将HV SF6TA各结构部件沿面电场分布以及全场域电场分布进行了对比分析,为HV SF6TA绝缘结构设计提供了数值基础。     

550kV单断口SF6罐式断路器绝缘影响因素研究

以550kV单断口SF6断路器为研究对象,采用有限元法对断路器灭弧室空载开断全程不同开距下静电场进行数值计算与分析。通过比较不同形状喷口结构的灭弧室电场分布,定量分析了喷口结构对动静弧触头表面电场的影响。     

SF_6断路器灭弧室内三维电场数值模拟

运用有限元法FEM对罐式SF6断路器断口附近三维电场进行了数值计算 ,以计算机辅助绘图为支撑 ,完成了SF6断路器三维电场的数值模拟。在三维电场数学模型的建立中考虑了屏蔽罩和并联电容器组的存在 ;对断路器不同三维剖面的等电位线分布及电场分布情况进行了分析 ;并将计算结果进行三维图形可视化处理及显示。     

SF6断路器灭弧室内三维电场数值模拟

运用有限元法FEM对罐式SF6断路器断口附近三维电场进行了数值计算,以计算机辅助绘图为支撑,完成了SF6断路器三维电场的数值模拟。在三维电场学模型的建立中考虑了屏蔽罩和并联电容器组的存在;对断路器不同三维剖面的等线分布及电场分布情况进行了分析;并将计算结果进行三维图形可视化处理及显示。     

SF_6气体中杂质含量分析在GIS故障分析判断中的应用

笔者以SF6气体分解机理为基础,分析了不同故障情况下SF6气体中的特征杂质气体。得出:电弧和热分解的主要产物是SOF2;在热分解条件下,如能够检测出SO2,则可能存在金属性过热故障;CF4、CO和CO2的体积分数异常增加,故障则可能涉及到固体绝缘材料;设备存在内部潜伏性故障的特征气体是HF。通过检测SF6气体中杂质气体的体积分数可对GIS的故障进行分析判断。     

SF_6气体绝缘电流互感器电容锥设计及外绝缘电场计算

为改善SF6 气体绝缘电流互感器外电场的分布 ,采用了电容锥结构。本文提出了电容锥的计算方法并对 330kVSF6 气体绝缘电流互感器放置电容锥前后的外电场建立计算模型进行数值计算 ,分析了电容锥对互感器外电场的改善情况。     

基于ANSYS分析的典型500kV电流互感器电场分布计算

叙述了如何通过ANSYS分析计算典型500 kV电流互感器电场分布的方法,并得出典型500 kV电流互感器的电场分布。计算结果表明,接地屏蔽管与SF6气体间隙分界面、一次绕组与SF6气体间隙分界面、悬浮电位和高压电位屏蔽罩表面与SF6气体间隙分界面均是最大电场强度较大的区域,最大电场强度分别达到7.85kV/mm、6.57 kV/mm和5.81 kV/mm,相对来说更容易称为气体绝缘的薄弱部位。在这些区域如果出现金属突出物、金属碎屑等物质时容易导致严重的电场畸变,从而造成严重的安全隐患。在涉及500 kV典型电流互感器的故障模拟试验中,可以针对这些薄弱环节进行故障模拟试验。     

330kVSF6电流互感器电场计算及绝缘结构分析

根据SF6气体绝缘电流互感器的产品结构方案,计算了简化结构模型的三维电场分布,给出了不同截面的电位分布图形,确定出合理的330kVSF6气体绝缘电流互感器绝缘结构形式和结构尺寸,指出只要选定 合适的截面,二维场计算结果与三维场计算结果差异很小,在工程上可采用二维场计算以缩短设计周期。     

1000 kV SF_6标准电压互感器的绝缘设计和电场计算分析

特高压电器设计的核心问题之一便是绝缘结构设计。绝缘结构设计能否满足要求,对产品的安全运行至关重要。为此,笔者对1 000 kV SF6气体绝缘标准电压互感器进行了电场有限元分析,通过对多组结果的比较,提出1 000 kV SF6高压电器绝缘设计的要点,并对其他类似结构的特高压电器设计提出了一些浅见。研究发现:对于SF6高压电器产品,改善套管电位分布、降低电场强度的有效方法是设置分压屏蔽,通过合理选择分压比K、加大曲率半径或采用多曲率弧线等方法降低最大电场强度;对类似结构的1 000 kV SF6气体绝缘特高压电器,可利用电容分压原理进行绝缘设计,必要时可设置两个或两个以上分压屏蔽,但分压屏蔽数量的增加会给加工、装配等带来很大难度,需要合理取舍。     

基于真实气体模型的SF6断路器中冷态气流场特性的仿真分析

准确地计算灭弧室内气流场特性对于SF6断路器优化设计有重要意义。基于真实气体模型(user-defined real gas model,UDRGM),运用线性插值与UDRGM相结合的方法来导入SF6的气体属性,并与流场控制方程组联合求解,研究了SF6断路器简化灭弧室冷态气流场的特性规律。通过分析监测点处的物理量发现,触头分开过程中,灭弧室内整体压力差不断增加,气体密度分布主要取决于气压的变化;在喷口区域,气压最大值出现在动触头端部中心位置,各监测点处的气压与马赫数受触头位置的影响较大,当触头运动到监测点时,马赫数与气压会发生跃变,而喷口内部两触头间的气压变化梯度却很小。结果表明,基于UDRGM建立的SF6断路器冷态气流场分析新方法可有效地提高计算精度,也为热态气流场的研究提供了基础。     

1.2 MV全封闭Marx发生器的绝缘结构设计

为保证封闭在体积有限容器内的1 2 MV Marx发生器可靠运行,用ANSOFT有限元计算软件计算了容器内3维电场分布,结果表明最大场强出现在末级电容器金属外壳的尖角处,其值超过绝缘介质(SF6 气体或变压器油)的耐受场强。电容器外壳安装金属屏蔽罩后,最大场强大大下降并小于绝缘介质的击穿电场。     

SF6断路器空载介质恢复特性数值模拟中的耦合计算方法

SF6高压断路器空载下介质恢复特性的数值模拟取决于液压操动机构的输出动力特性、开断过程中灭弧室内气流场的分布以及电场总分布.传统方法对介质恢复特性的数值模拟是先分别对上述三部分进行数值计算,然后根据三部分的数值计算结果计算介质恢复特性.本文以介质强度的计算为纽带,将三者联系起来,首先建立了对介质恢复特性进行数值模拟的耦合方程,然后在液压机构操动力的驱动下,对每一行程步距通过耦合方程,计算每一步距下的液压操动机构的输出特性、灭弧室内气流场与电场的分布及介质恢复强度,最后求得全行程下的介质强度恢复特性.通过空载开断过电压的校核,证明所求得的介质恢复特性满足对该断路器空载开断能力的要求.     

330kV单断口SF_6断路器灭弧室内全场域电场数值分析

运用四边形八结点等参元有限元法对不同结构的330kV单断口SF_6断路器灭弧室的全场域进行了电场数值计算.通过对比数值计算结果,讨论了均压电容器、电客器屏蔽罩、动触头屏蔽罩对电场分布的影响.