并联均压电容配置对特高压无间隙金属氧化物避雷器电位分布影响的研究

特高压无间隙金属氧化物避雷器挂网运行时,杂散电容的存在使得避雷器沿电阻片轴向的电位分布极不均匀,从而部分电阻片荷电率很高,会引起电阻片加速老化和热崩溃,导致避雷器损坏。改善避雷器电位分布,降低荷电率可以有效提高其运行可靠性,常采用在避雷器高压端加均压环、避雷器元件并联均压电容的方式均压。笔者采用有限元法对特高压无间隙金属氧化物避雷器挂网运行时的电位分布进行了仿真计算研究,在给定的均压环配置下,研究了均压电容的配置对避雷器电位分布的影响,得出较为有效的降低电阻片荷电率的方案,为特高压无间隙金属氧化物避雷器均压方式的优化提供了参考依据。     

避雷器电位分布测试方法研究

杂散电容的存在使得在持续运行电压下避雷器沿电阻片轴向的电压承担率分布极不均匀,靠近高压端的电阻片一般比远离高压端的电阻片承担了更高的电压负荷。若不采取均压措施改善其电位分布,靠近高压端的电阻片将会因持续运行电压下承担电压负荷过高而加速劣化,最终导致避雷器的损坏,缩短其预期运行寿命。所以必须采取有效的均压措施改善电位分布。以目前仅加装均压环的避雷器为例,通过对计算和实测的方法及数据进行分析,给出了最优均压方案并总结了电位分布测试的意义和方法。     

特高压避雷器工频电压耐受时间特性研究

工频电压耐受时间特性是避雷器最重要的技术参数之一,关系着避雷器的额定电压等基本参数的选择及避雷器长期安全可靠性。结合现有试验条件和标准规定,研究了特高压避雷器用电阻片工频电压极限耐受时间特性试验方法,并选取4种电阻片开展了试验研究。提出若某一特高压工程的工频暂时过电压低于线路侧1.4 pu或母线侧1.3 pu时,从工频电压耐受的角度考虑,可适当进一步降低特高压避雷器的额定电压至780kV。推荐特高压变电站高抗中性点避雷器采用4柱并联结构;不建议采用单柱结构。     

应用二维轴对称场有限元法的电站型MOA电位分布计算及均压设计

由于电站型氧化锌避雷器的上端电阻片承受电压过高,并随着避雷器安装高度减小而更为严重,导致上端电阻片电压承担率过大而易造成整台避雷器的损坏,因此计算并优化避雷器的电位分布具有重要的工程意义。本文将电站型,氧化锌避雷器的电位计算问题等效为分层均匀媒质的多介质闭域静电场问题,采用轴对称处理方法,建立二维轴对称场有限元模型,计算具有开域边界的电站型氧化锌避雷器的电位分布。以220 k V电站型,氧化锌避雷器为例,研究了底座高度、均压环位置等因素对整组电阻片电位分布的影响,并采用光纤电流法对均压后的避雷器电位分布进行实验测量。得出:底座高度超过2 m时,其对电压承担率几乎没有影响;优化高压端均压环的直径及套入深度可使避雷器的整体电位分布达到最优,得到较为合理的避雷器均压设计方案。     

电阻片介电常数对GIS罐式避雷器电位分布的影响

为了实现超特高压交流无间隙金属氧化物GIS罐式避雷器(以下简称GIS罐式避雷器)的小型化,制造商多采用高梯度电阻片。由于影响避雷器电位分布影响权重最大的因素是电阻片介电常数,而高梯度电阻片的显著特征之一就是相对介电常数较小,这样会使避雷器的电位分布更容易受杂散电容的干扰而更加不均匀,从而影响避雷器的运行可靠性。以某500 kV GIS罐式避雷器为原型,建立三维电场仿真模型,利用有限元计算软件COMSOL仿真研究比较了使用传统电阻片和高梯度电阻片避雷器的电位分布的差异,分析了电阻片相对介电常数对避雷器电位分布的影响和规律,研究结果对超特高压GIS罐式避雷器设计和参数选取具有重要参考价值。     

750kV交流金属氧化物避雷器均压环结构对避雷器电位分布的影响研究

750 kV交流系统用复合外套无间隙金属氧化物避雷器在杂散电容的影响下电阻片轴向电位分布极不均匀,承担电压负荷过高的电阻片会加速劣化、导致避雷器损坏;通常采用在避雷器高压端安装均压环的方式改善其电位分布。采用有限元计算方法,对避雷器采用不同罩入深度、环径、管径的均压环时的电位分布补偿效果进行了研究,分析了电阻片的最大荷电率和沿避雷器电阻片轴向的电位分布,得到优化的750 kV交流金属氧化物避雷器的均压环结构参数,并总结了结构参数对避雷器电位分布的影响,为避雷器均压环的设计提供了参考依据。     

金属氧化物电阻片电容特性的研究

避雷器的电容特性对避雷器的电位分布和稳定运行起着关键的作用,通过对避雷器的核心元件金属氧化物电阻片的电容特性的试验研究,来确定金属氧化物电阻片的电容-电压特性和电容-温度特性。试验结果表明,金属氧化物电阻片的电容值在运行电压为范围内为与电压成正比,电压越高,电容值的变化率越大;在-20℃~+60℃变化范围内,金属氧化物电阻片电容值与温度成正比,随着温度的升高,金属氧化物电阻片电容值增加。电阻片的介电常数随频率的增加而变小,电容量也相应减小,损耗也随频率的升高而增加。通过对金属氧化物电阻片电容特性的研究为超特高压避雷器的设计、运行提供参考。     

特高压交流1000kV瓷外套避雷器的研制

介绍了特高压交流1000 kV瓷外套避雷器的性能参数、结构及试验等情况。避雷器由五节元件串联组成,内部采用四柱电阻片并联结构,电阻片组间加装均流电极。对1000 kV避雷器抗震性能的模拟计算和试验,得到了1000 kV避雷器的机械设计结构。对1000 kV避雷器电位分布的模拟计算和测量,得到最大电位分布不均匀系数为9.6%,电流分布不均匀系数小于5%。研发的1 000 kV避雷器通过了0.2 g的抗震试验及63 kA的压力释放试验,已在特高压交流试验示范工程应用。     

220kV交流无间隙金属氧化物避雷器 电位分布及改善措施研究

杂散电容会使交流无间隙金属氧化物避雷器(metal oxide arresters without gaps,简称MOA)在持续运行时电位分布畸变而不均匀,严重时会导致局部电阻片承受过高的电压负荷,泄漏电流增大而加速老化,进而导致整只避雷器的损坏。因此本文对高压MOA的电位分布和均压措施进行了分类研究。采用ANSYS有限元仿真计算软件,分析了均压环罩入深度、电阻片间金属垫片排布方式和电阻片相对介电常数差异化分布对电位分布的影响。基于电位分布对220 kV MOA的设计结构进行了优化。通过研究,得到了不同结构方式下MOA电位分布的优化效果,对改进MOA的结构设计和提高运行可靠性具有一定的指导意义。     

关于珠海电厂海斗乙线避雷器缺陷的分析

通过对珠海电厂海斗乙线避雷器解体检查及对电阻片进行直流1mA电压U1mA和75%U1mA电压下直流泄漏电流测量试验,发现避雷器缺陷的主要原因是避雷器密封不良潮气进入,导致电阻片直流1mA参考电压降低和泄漏电压超标;额定电压选择偏低(192kV)导致电阻片荷电率偏高;避雷器外表面积污严重不均匀时导致电压分布不均匀等,从而加速了电阻片的老化以及瓷套内表面受潮。     

无间隙金属氧化物避雷器电压分布不均匀系数K值的确定

影响无间隙金属氧化物避雷器电压分布不均匀的主要因素是杂散电容和阀片本身电容的分散。后者往往被忽略,导致不正确的结果。用光纤—电流法测量电压分布不均匀系数K值时,电流分布不能代表电压分布。对一台避雷器的实测结果不能代表同类避雷器电压分布最不均匀的情况。本文提出一种方法,对一台避雷器的实测结果经计算可得出该类避雷器电压分布不均匀系数K的最大值。     

交流无间隙金属氧化物避雷器的电压分布特性研究

由于杂散电容的存在使得MOA电阻片的电压承担率分布不均匀,导致部分电阻片的运行荷电率升高,将会因承担的电压过高而加速老化而率先损坏,并最终导致整个MOA的损坏,缩短其预期运行寿命。以220 kV瓷套避雷器为例,通过计算和实测的方法,系统分析研究了诸多因素对电压分布不均匀系数的影响程度,同时特别指出了目前出现的用准60 mm甚至于更小尺寸电阻片装配220 kV避雷器的安全隐忧,有助于避雷器的优化设计和安全运行。     

500kV六氟化硫绝缘罐式金属氧化物避雷器电场分析

无间隙金属氧化物避雷器(WGMOA)在通常工作情况下电压沿轴线分布不均匀。承担电压较大的电阻片同时承担较大的热应力,这样就会加速这些电阻片的劣化。因此,改善避雷器电压沿轴线分布使其更加均匀,就显得十分必要。避雷器电阻片的电压分布主要取决于避雷器几何结构和采用的材料两个方面。笔者采用有限元数值计算方法,通过建立3 D模型对500 kVGIS用一相一罐式金属氧化物避雷器内部电场强度分布进行了计算。就均压罩各个参数对避雷器电阻片电压偏差的影响进行讨论,并通过优化均压环参数将避雷器整体电压偏差限制在-10%～+10%之间。     

1000 kV GIS用高性能罐式金属氧化物避雷器结构特性研究

根据不同电位梯度的电阻片,提出了一种具有创新性的1 000 kV GIS用避雷器结构。采用经过二次开发的有限元、边界元数值计算方法并应用具有强大实体造型、解算、数据分析和后处理功能软件及工作站对初步设计的避雷器结构进行了电位分布仿真计算及抗震性能仿真计算,确定了理想的避雷器均压结构及整体结构。并采用电流法对避雷器电位分布情况进行了实测试验,通过对试验数据进行整理及分析,最终确定了合理的避雷器结构。     

35kV氧化锌避雷器直流1mA电压值试验分析

为了准确测量35 kV氧化锌避雷器直流1 m A电压值,在分析氧化锌电阻片基本特性的基础上,通过模拟试验仿真,傅里叶函数变换以及对几组35kV避雷器的现场试验,分析了试验时有无滤波电容对测量的影响。分析结果表明,在无滤波电容试验时,直流1 m A电压值降低20%左右,且试验后绝缘电阻测量值明显下降。而有滤波电容试验时,输出电压更接近恒定的直流电压,且电容值越大,波动系数越小,测量结果越准确。但对于35 kV氧化锌避雷器试验,考虑电容的充电时间,依据经验建议其电容值取0.3~1.0μF为宜。     

直流ZnO电阻片的研究

为了满足特高压直流避雷器保护特性的要求,对ZnO压敏电阻片的电位梯度、非线性性、老化等电气特性进行深入研究。试验表明:当X(Bi2O3)/X(Sb2O3)的掺杂比例为一定值时,获得较低的残压比和较高的电位梯度;改变侧面无机绝缘层的成分使侧面绝缘层与电阻体在烧结时能紧密结合,同时增加有机绝缘保护层,提高电阻片侧面的表面电阻和侧面的防污能力及抗闪络能力,并可改善电阻片的老化特性;在较低的烧成温度下1 070～1 150℃和较长的保温时间4～7 h可获得高性能的特高压直流避雷器用直流电阻片。     

国内外避雷器用氧化锌电阻片的技术现状与发展趋势

文章综述了中国和其他国家避雷器用氧化锌电阻片技术的现状与发展趋势.氧化锌电阻片是金属氧化物避雷器的核心部件,它的电性能决定了避雷器的电性能.电阻片的发展是随着避雷器的要求而发展的,随着避雷器向特高压、罐式小型化及特高压直流发展,电阻片向低成本、低残压、高能量、高梯度及交直流通用的方向发展.讨论了配方和工艺对电阻片电性能的影响,总结了提高电阻片电压梯度和通流容量、降低电阻片的残压和直流电阻片的研究方法.指出了提高电阻片生产的自动化程度和绿色制造的重要性,分析了避雷器标准的修订对电阻片电性能的影响,对今后高性能氧化锌电阻片的研发提出了建议.     

一起500 kV金属氧化锌避雷器故障原因分析

金属氧化物避雷器通过迅速释放过电压能量而保护与其并联的各种电气设备免受高电压影响。针对一起500 kV线路避雷器电阻片外绝缘涂层受损的缺陷,通过红外测温、带电检测和直流参考电压试验数据、现场解体试验分析查明故障原因为上节避雷器下法兰位置无排水孔,积水侵入避雷器内部引起上节顶部氧化锌电阻片外部绝缘涂层劣化击穿。由于局部氧化锌电阻片绝缘击穿导致电阻片串整体电压分布不平衡,正常电阻片荷电率增加,进一步加速劣化,最终导致上节氧化锌电阻片外绝缘涂层全部击穿,并根据缺陷原因提出了相应的预防措施。     

特高压避雷器的探讨

介绍了国外特高压避雷器的发展和运行情况,对前苏联、瑞典、德国及日本等国家研究和开发特高压避雷器的主要技术参数、结构及性能进行了分析。阐述了中国避雷器发展的状况,分析了中国已经研制的750kV系统用避雷器技术性能,提出了准备开发的1000kV避雷器的技术参数和建议。为了降低系统的绝缘水平,应开发1000kV的敞开式电站保护用避雷器、GIS电站保护用避雷器及线路保护用避雷器。避雷器的额定电压为828kV,雷电冲击保护水平为1620kV。并指出中国在现有的基础上能够开发出1000kV避雷器。     

金属氧化物避雷器均压电容器的选择计算

利用有限元法分析了金属氧化物避雷器的电场分布,得到了所有氧化锌电阻片的电压偏差和每单元内氧化锌电阻片所占电压的百分比,并同时求出各法兰之间的部分电容和对地电容。当氧化锌电阻片的电压偏差超出产品要求的-10%～10%范围时,可以在每节单元体两端并联适当的电容使得所有氧化锌电阻片的电压偏差符合产品要求。并联电容后,避雷器的"静电场"问题转化为"电路问题",从而可以利用节点法进行求解。通过对两种规格避雷器的分析计算,结合经济性及结构尺寸,给出了两种避雷器并联电容的规格及并联形式。