ABB类盆式绝缘子气孔问题的研究摘要：介绍了abb类盆式绝缘子的质量情况，分析了产生气孔的原因，并提出了解决方案，通过实施解决方案提高了abb类盆式绝缘子的质量。
关键词：气孔质量原因解决
1．前言
近年来，abb类盆式绝缘子（如图1）产量成倍的升高，在产量升高的同时，质量问题也被充分的暴露出来，abb类盆式绝缘子的合格率仅有60%。在出现的各类质量问题中，气孔问题（如图2）占了较大的比重，因此，经过近半年的研究，已经对abb结构盆式绝缘子气孔问题进行了研究解决。
图1 abb盆式绝缘子图2 盆式绝缘子气孔
2．产生气孔的原因分析
绝缘浇注件主要是由环氧树脂、固化剂、填料按一定比例混合，在一定的温度、真空度及时间下浇注后固化而成，绝缘浇注件存在气孔主要有下几种因素造成的：
2.1原材料
原材料包括树脂、固化剂、填料。
2.1.1树脂
对于环氧树脂氧化铝浇注件来说，要求做到固化反应中收缩应力小、消除热应力、内部分子分布均匀、消除气泡，使浇注件具有表面性能好、不易开裂、机械强度高、电性能优异等特点。这就需
第三章：沿面放电及绝缘子 重点：沿面放电机理、滑闪机理、污闪机理 设备：线路绝缘子、纯瓷套管、支柱绝缘子 练习题： 1．简述表示绝缘子电气性能的三种闪络电压的定义。 2、输电线路上，悬式瓷质绝缘子串的电压分布（既每片绝缘子上承担的电压随绝缘子位置的变化）为什么显两端高、中间低的马鞍形？110kV线路上一串绝缘子通常有7片绝缘子，500kV线路上一串绝缘子通常有30片以上绝缘子，则哪个等级的绝缘子上的电压分布比较均匀？ 3、500kV输电线路上，在绝缘子悬挂高压导线的部位一般要安装巨大的椭圆形金属环，为什么？交流输电线路绝缘子串上，在什么部位设计了什么特别形状的电极？该电极形状是如何提高绝缘子串的耐压水平的？ 4、为什么套管结构中放电容易从法兰处开始发展？针对纯瓷套管外绝缘闪络电压，为什么增加爬电距离不能有效提高闪络电压？ 5、纯瓷套管提高闪络电压的措施有哪些？其各自提高闪络电压的原理是什么？在纯瓷穿墙套管绝缘结构中，什么部位用到了半导体层？该半导体层是如何提高套管沿面工频闪络电压的？ 6、阐述为何同一支柱绝缘子的工频污闪电压远低于其工频干闪电压，工程上采取何种措施提高支柱绝缘子的工频污闪电压？为什么绝缘子表面污秽的等值附盐密度越大，其污闪电压越低？ 7、在我国一些地区，硅橡胶复合绝缘子的市场份额逐年增加，而悬式瓷质绝缘子的市场份额逐年减少，简述其中原因和深层次的机理问题。 8、穿墙套管在室内部分的伞和棱的数量、半径一般小于室外部分，为什么？
第五章：SF6绝缘及GIS 重点：SF6气体绝缘的特点、GIS中提高气体间隙击穿电压的措施、GIS中提高沿面闪络电压的措施 设备：GIS 练习题： 1、试述GIS设备的绝缘结构。 2、GIS设备绝缘结构中，比较全面地采用的提高气体间隙工频击穿电压的措施，请说明：1）第一种措施的内容（2分）和机理（8分） 2）第二种措施的内容（2分）和机理（8分） 3）第三种措施的内容（2分）和机理（8分） 3、在GIS设备的绝缘结构中，比较全面地采用的提高工频沿面闪络电压的措施，请说明：1）第一种措施的内容（2分）和机理（8分） 2）第二种措施的内容（2分）和机理（8分） 3）第三种措施的内容（2分）和机理（8分） 3、为何以SF6为绝缘气体的GIS中电极多采用圆柱或圆筒形、并且需要较高气压、要求电极和绝缘子表面十分光滑、要求十分干燥？GIS设备在现场安装的过程中，对盆式绝缘子表面的清洁程度要求非常严格，为什么？ 4、在GIS设备的绝缘结构中，将绝缘子设计成盆式形状是基于何种考虑的，所体现出的优异电气性能是基于何种原理或理论的？
GlS 盆式绝缘子老化机理研究及工程应用分析 发表时间：2018-01-10T14:39:47.487Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：李永成彭彦军赵小林滕本科 [导读] 摘要：GIS的主要组成部件是盆式绝缘子，它在使用中有很重要的作用。 （桂林供电局广西区 541002） 摘要：GIS的主要组成部件是盆式绝缘子，它在使用中有很重要的作用。GIS还可以固定母线和它的插接式触头，它能够使母线穿越盆式绝缘子，只有这样才能由一个气室引到另一个气室。因此要有足够的机械强度；起母线对地或相间（共箱式结构）的绝缘作用，所以要求比较高，必须有足够的绝缘水平，还要有气密性和承受的压力。 关键词：绝缘子老化；机理研究；工程应用 引言： 目前盆式绝缘子采用环氧树脂及其他添加料，并在高真空下浇筑而成内部应无气泡和裂纹。成品要经过局部放电实验鉴定。虽然GIS 设备的应用已受到全国广泛关注，但是最近几年以来，GIS设备经常发生故障。虽然绝缘材料有很高的机械和电气性能，但是对于这种长期处于GIS的高电压高温环境中的盆式绝缘子来说，工作状态和故障检测都是非常困难的。总体来说长期耐电性能的好坏直接关系到了产品的寿命。而盆式绝缘子是极易老化损坏的，当其发生故障的时候，会造成检修周期长，停电面积大等严重的后果，并且检修费用也高。据调查结果显示目前盆式绝缘子的故障比例以达到最高，因此如何通过对盆式绝缘子工作过程中的老化因素进行分析得到有效的绝缘状态和老化寿命评估方法已是迫在眉睫。 1、盆式绝缘子的内部设计及性能 盆式绝缘子，一般由绝缘件和金属附件用胶合剂胶合或机械卡装而成。盆式绝缘子的设计一般包括绝缘设计、力学设计、通流能力设计等几个部分。当盆式绝缘子满足这三个方面的要求时，它才能用于真实的产品。然而在运行过程中，大多数盆式隔板的两侧都会有压力，一般来说大的压力差取决于维护程序，然而这种情况经常会出现在盆式隔板一侧。然而它的另外一侧在进行维护，当然也有盆式隔板一侧承受的压力，假如说一侧长期的处在大气压力的下面，它还需要考虑在阳光辐射的影响下的最高温度，然而在维护期间盆式隔板承压侧的压力时也可以降低。绝缘子的基本性能包括电气、机械和热性能，还有耐环境和耐老化等多种性能。相对来说绝缘子的应用非常广，它属于外绝缘，他可以能够在大气条件下工作。 就一般来说绝缘子不仅可以支持各种外部带电导体，它还能够和大地做到绝缘。最近的一项研究结果展示了：绝缘子表面的金属颗粒往往会使部分的电场发生畸变，它还可以降低绝缘子表面的击穿电压，到了最后也有可能会造成绝缘子沿面放电和绝缘破坏的现象；通常来说仿真和试验得到的结果往往非常接近，然而在试验条件并不充分的情况下，它还可以通过仿真来计算盆式绝缘子的绝缘状态；如果金属异物积聚越多或位置越靠近高压端导体，对绝缘子的危害也就越大。 2、GIS设备故障 GIS 内部空间非常有限，工作场强很高并且绝缘裕度相对比较小，只要出现哪怕只是微不足道的绝缘缺陷，就很容易造成严重的设备故障，影响电网的安全稳定运行，引起长时间大面积停电现象，检修周期长，建筑费用也及其的高。GIS 的内部缺陷其实主要是指导体、壳体和盆式绝缘子上的颗粒或毛刺，自由自动的金属颗粒，盆式、盘式绝缘子内部缺陷，接触不良或者电位悬浮等等。而这些缺陷在运行工作中，可能会迅速发展甚至发设备故障。 气隔就是GIS内部的压力的各电器原件的气室间通过设置的能够使气体互不相通的密封间隔。这种气隔不仅可以将不同SF6气体压力的各个电器原件分割开来，而且能够在检修的时侯缩小停电对的范围，它还可以减少检修时SF6气体的回收。就GIS设备来说，我们要多加强对水平安装绝缘子的检测，更进一步的推广GIS超声波、超高频率局放在线装置地使用，使设备的状态可视化，能够确保设备的安全稳定运行。当实验室条件下，我们需要对输电线路复合绝缘子的老化试验方法，更需要考虑大气环境中各类老化因素，因此可以考虑对GIS内部老化因素进行实验设计。材料因素、环境因素、安装工艺、检修工艺往往会影响GIS盆式绝缘子放电，所以我们在安装或检修过程中必须要控制好清洁度、真空度、密闭行，然后更为重要的是做好GIS投运后的巡视检查和定期工作，这样可以避GIS盆式绝缘子发生故障。 3、人工加速老化实验和设备故障维护 现如今虽然随着 GIS 的广泛应用对盆式绝缘子的研究越来越多，但是没有深入到绝缘老化评估和寿命预测部分，就是因为这些研究都局限于单个问题的研究。现在我国国内所有文献中，对于盆式绝缘子老化机制的研究相对减少了，还没有形成任何可供这方面研究的规律和结论。然而在人工加速老化试验方面，虽然目前IEC及国标还没有关于固体电介质的电热综合因素的老化试验方法，并且复合绝缘子的老化试验方法能够形成了可观和系统的标准。盆式绝缘子是优质环氧树脂浇注而成，导电座浇注在中间，使边缘与金属法兰盘浇注在一起，这时盆式绝缘子爬电距离较短，因此要求其表面绝对不能受到污染，否则将降低其绝缘水平。 部分中间有孔的可以起到支持导体作用但不分隔气室。同样的中间浇注导电座的可以起到连接导体及分隔气室的作用。盆式绝缘子的构成材料是环氧树脂。然而环氧树脂是目前三大通用热固性树脂，它有着优良的力学性能和电绝缘性能，是目前热固性塑料中用量最大、应用最广的品种。往往会由于其耐候性和韧性都比较差，很容易发生光氧化和热老化。 我们很容易得通过对环氧树脂材料的试验数据分析联系到盆式绝缘子老化评估，轻轻松松了解盆式绝缘子老化机制进而避免许多不必要的麻烦故障。但是其中还有一个关键性的问题，就是固体电介质寿命预测模型，迄今为止大都是依照经验公式。 4、开辟盆式绝缘子寿命预测行径 基于盆式绝缘子老化评估的过程之上，我们公开了一种在人工加速老化试验的基础上的盆式绝缘子寿命评估方法。这个发明可以通过测取绝缘失效的绝缘电阻率，我们可以计算出绝缘电阻率的百分比，它被作为寿命终止标志，当环氧树脂材料老化到绝缘电阻率百分比时，它就降为此值，它就被认为是绝缘失效。本实验所述的方法针对盆式绝缘子封闭、高温和长期承受高电压的特点，利用多因子的实验室设计出来的人工加速老化试验平台，这样就可以测量出多个环氧树脂样品在不同老化程度下的特征量。在此基础上，对实验数据进行分析，利用已有的经验公式，采用曲线拟合技术。 我们可以将对环氧树脂材料的试验数据与盆式绝缘子的老化评估建立联系，提出一套盆式绝缘子寿命评估方法。在人工加速老化试验方法的盆式绝缘子寿命评估方法的基础上，我们需要对老化后的环氧树脂板进行电气测量，然后就此分析试验数据，最后通过物理量建立和盆式绝缘子之间的联系。在对不同时间老化后的样品进行电镜观察及电气参数测量，找出能代表老化程度的特征量，画出环氧树脂绝缘
一起330kV GIS设备交流耐压试验闪络及原因分析 发表时间：2019-05-20T10:44:20.843Z 来源：《电力设备》2018年第34期作者：朱凯强 [导读] 摘要：某330kV GIS电气设备在进行交流耐压试验时发生了两相两处绝缘击穿，随后生产厂家、施工单位和试验人员对GIS进行现场解体，发现B相3357备用Ⅲ间隔的套管和分支连接处的盆式绝缘子有闪络痕迹，C相3362原州Ⅰ线间隔与339电压互感器间隔之间的Ⅲ母盆式绝缘子放电。 （宁夏送变电工程有限公司宁夏银川 750000） 摘要：某330kV GIS电气设备在进行交流耐压试验时发生了两相两处绝缘击穿，随后生产厂家、施工单位和试验人员对GIS进行现场解体，发现B相3357备用Ⅲ间隔的套管和分支连接处的盆式绝缘子有闪络痕迹，C相3362原州Ⅰ线间隔与339电压互感器间隔之间的Ⅲ母盆式绝缘子放电。本文介绍了此次交流耐压试验的过程，并对放电原因进行了认真分析，并对此类故障提出了处理意见和防范措施。 关键词：GIS设备；交流耐压；闪络原因分析 1 试验及设备概况 1.1 330kV GIS设备概况 该330kV GIS设备采用双母双分段接线方式，共安装有1个主变间隔、9个出线间隔、2个母联间隔、2个分段间隔、4个电压互感器间隔，进出线终期18回，本期安装共9回。 1.2 交流耐压试验方案 本次试验采用变频式串联谐振对大容量、高电压被试品进行交流耐压试验，主要考核GIS设备安装后主回路及断路器断口的绝缘强度和绝缘性能，确保设备并网后可靠运行。 按照国网公司十八项反措要求，根据国网生[2011]1223号文件《关于加强气体绝缘金属封闭开关全过程管理重点措施》的规定，本次现场交接试验的交流耐压值为出厂试验值的100%进行，即升压至510kV 1min后认定为耐压试验通过。加压时分别对A、B、C单相整体耐压，非被试相接地。试验时的加压程序为电压由零升至Um/√3（209kV）并持续5min进行老练试验，之后升压至Um（363kV）持续3min进行老练，最后升压至UT（510kV）持续1min后开始降压至零。 1.3 试验过程 通过现场勘查后，试验人员将加压地点选择在330kV GIS主母线中段某出线侧套管处，以降低因容升效应对主母线末端产生的过高电压。加压顺序按A、B、C相的顺序依次进行，试验设备采用一台额定输出功率为200kW的变频电源，通过变频电源在20～300Hz自动扫频功能，锁定串联谐振时的频率；试验变压器额定容量为200kV A，采用高低压绕组电压比为500V/20kV的Ⅱ档励磁变压器；谐振电抗器采用每节额定电感为150H的3节串联，共计450H，每节额定电压250kV。 当进行B相整体对A、C相及地的交流耐压试验时，电压升至209kV持续5min后老练试验通过。但当电压继续升至363kV时设备放电，随后进行二次加压，当电压升至272kV时设备再次放电，此时可以确定为GIS内部绝缘击穿，放电电压较第一次明显减小，放电地点应在备用Ⅲ间隔B相套管底部。 暂停对B相的耐压后，继续进行C相整体对A、B相及地的试验，电压升至336kV时设备放电，随后进行第二次加压，电压升至272kV时设备再次放电，放电点位于原州Ⅰ线间隔与Ⅲ母电压互感器间隔之间的母线处，具体试验情况见表1。 表1 交流耐压试验放电情况简表 除A相交流耐压试验一次性通过，B、C两相耐压时均发生放电，因放电电压值逐渐降低，可以确定GIS的B、C两相内部绝缘存在缺陷。此次试验放电时的放电声音清晰，放电位置可以准确判断。若因设备过多，放电地点不易定位，可以采用分段耐压的试验方法缩小放电点区域范围，或借助超声波局部放电等设备进行定位。 2 现场解体检查情况 次日，施工单位、生产厂家、试验人员一同在现场进行了解体检查并更换新的盆式绝缘子，解体后发现备用Ⅲ间隔B相套管底部与分支连接处的盆式绝缘子有明显放电痕迹，如图1所示；C相Ⅲ母母线与原州Ⅰ线出线侧连接的盆式绝缘子闪络，且与导体对接的触头处有凹陷的痕迹，盆式绝缘子闪络照片如图2所示。 图1 B相盆式绝缘子闪络照片 图2 C相盆式绝缘子及触头照片 2.1 闪络原因分析 1）通过对B相盆式绝缘子沿面闪络痕迹认真观察发现，闪络痕迹从分支连接处一直贯穿至GIS外壳，且闪络痕迹颜色较深，绝缘性能已被基本破坏，所以放电电压值明显降低。该处闪络原因应该是在安装过程中周围环境不佳或筒内有导电微粒引起耐压时局部电场畸变，
盆式绝缘子仿真计算数据分析 摘要电流互感器是连接一次和二次的一种特殊变压器，一次端为高压大电流，二次输出相应的信息给测量仪器、仪表和继电保护、自动控制装置。LVQB-550电流互感器主要应用于550kV电力系统中，主要用于测量系统电流，给控制装置发送相应信息，保护系统稳定运行。LVQB-550电流互感器在电力系统中作为一个重要零部件长期带高电压运行，产品自身的绝缘性能对产品的可靠运行十分重要，本文中通过有限元分析软件对LVQB-550电流互感器进行分析，保证产品具有良好的绝缘性能。 关键词绝缘性能；有限元；分析 前言 电流互感器是根据电磁感应原理制造的，如果不不考虑误差，当在一次绕组通过电流I1时，由于电磁感应效应，在二次绕组中也会感应出电流I2，根据电磁感应原理，一次绕组的安匝数与二次绕组的安匝数相等： I1N1=I2N2 （1） 电流互感器的一次侧或取得电磁能是通过铁芯传递至二次侧的，任何能量传递过程中都有损耗。当一次绕组通过电流时，要消耗一部分电流用来励磁，用来励磁的电流I0，励磁电流的安匝I0N1称为励磁电动势。由于电流互感器要消耗励磁安匝，因此二次安匝总是小于一次安匝的，电流互感器就有了误差，二次电流除了有量值误差外，还有方向误差，称为相位差。 I1N1+I2N2=I0N1 （2） 电流互感器在设计时，除了产品的误差及准确级设计等方面的产品性能设计外，产品的内绝缘设计是否优良是直接影响产品正常运行的关键性能，鉴于近年来电流互感器频频出现现场击穿事故，本文主要针对绝缘子的绝缘性能进行了深入的分析，主要包括绝缘子的沿面的绝缘性能。 1 设计模型 本文中涉及LVQB-550kV电流互感器的设计模型如下图所示，对壳体进行简化设计如图所示，由于不计算壳体对地场强等，仅对高电压壳体内表面进行建模；对M-N处的零电压屏蔽及中心零电位导电杆模型简化，E-F处的高电压屏蔽、外屏蔽R及悬浮屏蔽O的模型简化；由于不涉及套管的计算，对套管伞裙进行简化如下图所示： 模型中涉及多个屏蔽结构，主要作用如下：
基于高压直流GIS盆式绝缘子基材的环氧树脂表面电荷积累与 抑制方法研究 直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)是直流输电系统中的重要电力设备之一。在各种复杂电场环境下电荷在GIS盆式绝缘子表面积累,易导致绝缘击穿事故的发生。本文研究了直流电压与脉冲过电压复合场下环氧树脂表面电荷的动态特性,并采用基于氟化技术的表层分子结构调控与添加非线性电导无机填料两种材料改性方法,探究两种改性方法对表面电荷的影响规律,揭示了盆式绝缘子环氧树脂绝缘材料表面电荷的抑制机理,为直流绝缘性能的提高奠定了实验与理论基础。论文的主要研究工作和获得的科研成果如下。 (1)通过对直流与脉冲复合场下表面电荷动态特性的研究,得到直流与脉冲多场作用下环氧树脂表面电荷复合过程与积累规律。发现直流电压一定时,同极性复合场下,随着脉冲电压的提高,初始表面电位先减少后增加,表面电位的衰减速度与初始表面电位具有相同的变化规律。异极性复合场下,脉冲施加处的表面电位发生极性改变,而周围区域仍保持原有直流电压极性。外加电场撤除后,异极性电荷沿环氧树脂试样表面的迁移使表面电位在衰减过程中出现了极性变化。 以上说明脉冲电压会改变原有直流电场下表面电荷形成的电场分布以及陷阱电荷分布特性。(2)通过对表层分子结构调控环氧树脂复合场下表面电荷积累与消散特性的研究,发现一定时间的氟化处理可使环氧树脂中的H原子被F原子置换,在表面形成微米级厚度的C-F层。同样的外加电场下氟化试样初始表面电荷密度更小,电荷的消散率大幅增加。氟化层束缚电荷形成的反向电场减弱了电荷向基体的注入,氟化层屏蔽了材料内部的深陷阱,解决了复合场下的表面电荷积累问题,均匀环氧树脂表面电场分布,提高闪络电压。 (3)通过对SiC/环氧树脂非线性电导复合材料体电导率、表面电荷、沿面闪络电压的研究,发现SiC质量分数较高的环氧树脂试样复合材料在高电场下会呈现非线性电导特性。随着SiC含量和外加直流电场强度的增加表面电位增加量明显下降,电位衰减率增加。高SiC含量的环氧树脂复合材中的载流子在高场下通过热跃迁或隧道效应越过界面势垒加速其迁移过程,在高电场下实现了对表面电荷积累的抑制作用,从而减少了沿面闪络的发生。
设备技术性能指标 1总则 1.1一般规定 1.1.1投标人须仔细阅读包括本技术规范在内阐述的全部条款。投标人提供的绝缘子应符合本技术规范所规定的要求。 1.1.2本技术规范提出了对绝缘子技术上的规范和说明。本技术规范提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，投标人应提供符合本技术规范引用标准的最新版本标准和本技术规范技术要求的全新产品，如果所引用的标准之间不一致或本技术规范所使用的标准如与投标人所执行的标准不一致时，按要求较高的标准执行。 1.1.3本技术规范和图纸所包含的绝缘子的工艺和制造应是最先进的。提供的产品应是全新的、未使用过的。其设计和制造应根据招标人认可的图纸、设计和有关文件。 投标人不能因图纸和本技术规范书的遗漏、疏忽和不明确而解脱其提供高质量产品及服务的责任。倘若发现有任何疏漏和不明确之处，投标人应及时通知招标人，在问题未澄清之前的任何举措，应由投标人负责。 1.1.4如果投标人没有以书面形式对本技术规范的条文提出差异，则意味着投标人提供的设备完全符合本技术规范的要求。如有与本技术规范要求不一致的地方，必须逐项在“技术差异表”中列出。 1.1.5 在设计资料、技术规范和图纸等文件中，应使用SI公制单位。温度应以摄氏度（℃）作单位，温差则以开尔文（K）作单位。 1.1.6投标人应提供产品需附带的专用工具和仪表，这些工具和仪表应是全新的且性能良好。 1.1.7本技术规范将作为订货合同的附件，与合同具有同等的法律效力。 1.1.8本技术规范中涉及有关商务方面的内容，如与本技术规范的商务部分有矛盾时，以商务部分为准。 1.1.9本技术规范书未尽事宜，由合同签约双方在合同技术谈判时协商确定。 1.2投标人应提供的资质文件 以下对投标人资质的基本要求，投标人应按下列内容和顺序提供详实投标资料。如基本资质不满足要求、投标资料不详实或严重漏项将导致废标。 1.2.1供货业绩 投标人的供货业绩应满足招标文件要求，并按附录A提供业绩资料。满足国家电网公司有关资质审查要求。 1.2.2试验报告和鉴定证书 投标人必须提供五年内投标产品或类似产品的定型试验报告（含设计试验、型式试验、抽样试验、逐个试验）、第三方抽样试验报告和鉴定证书，以证明所提供的产品能完全满足本技术规范的要求。 在资质审查中已提供过定型试验报告和鉴定证书的投标人，可按附录B填写清单。第三方抽样试验报告清单包括招标产品型号、工程名称、供货数量、检验机构和时间、检验依据。 1.2.3投标人提供的有关信息 投标人在可能的条件下向招标人提供的有关信息（注：需要投标人授权代表签字）。1.2.4包装箱表面标志 投标人应提供产品包装图，按附录C填写包装箱表面标志。 1.2.5主要生产设备清单
252kV GIS用盆式绝缘子的设计及应用 摘要高压GIS开关设备经常使用盆式绝缘子这样一种绝缘支撑件，它起到将通有高电压电流的金属导电部位与地电位的外壳之间隔离开的绝缘作用。同时，盆式绝缘子也将承受金属导体自身重量，运动部位的力等负荷。因此，GIS 用盆式绝缘子不但要满足绝缘性能的要求，还要具有良好的力学性能。本文详细介绍一种252kV GIS盆式绝缘子的设计试验过程，使其最终能够满足产品设计要求。 关键词252kV；GIS；绝缘子 0引言 高压GIS设备中由于需要将通有高电压、大电流的金属导电体部分与地电位隔离开来，往往需要一种使用绝缘材料浇注而成的绝缘支撑件，盆式绝缘子是其中一种重要的绝缘支撑件。盆式绝缘子的设计一般需要分几个步骤进行，包括绝缘设计、力学设计、通流能力设计等。当盆式绝缘子均满足三个方面的要求时，才能应用于实际产品之中。 1 绝缘性能设计 绝缘性能设计是盆式绝缘子设计首要考虑的，绝缘性能是验证盆式绝缘子的第一步骤。通常经过有限元计算软件对盆式绝缘子的电场进行反复优化计算，最终设计出电场分布情况均匀满足绝缘标准要的盆式绝缘子。如图1所示为该盆式绝缘子的电场计算。 介质属性：SF6介电常数：1.0027、绝缘件介电常数：4.95。 边界条件：施加电压：导体和绝缘子上嵌件施加1050kV；外壳赋0电位。 通过计算结果建立各个部位电场对比分析表，可以得出该盆式绝缘子的电场强度分布，可以满足闭锁压力为0.33MPa(20℃表压)时的要求。电场计算结果见表1电场对比分析表。 图1电场分布图 位置最大值 (kV/mm) 判据(kV/mm) 导体表面23.058 ≤24
特高压电气设备的电场特性及绝缘性能的思考王杰 发表时间：2018-04-13T10:02:54.420Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：王杰武广斌 [导读] 摘要：1000KV以上级别的特高压输电系统试验已经启动，并作为现阶段和未来输电电网的发展趋势引发全国范围的关注。 （国网江苏省电力公司检修分公司 210000） 摘要：1000KV以上级别的特高压输电系统试验已经启动，并作为现阶段和未来输电电网的发展趋势引发全国范围的关注。本文在对特高压电网输电系统所采用的电气设备GIS隔离开关室进行研究中，利用电场数值分析理论对其进行了电场计算，从而得到了特高压电气设备的电场区域分布的特点；而在GIS隔离开关室相连结构的研究中，通过三维电场的计算，实现了对该设备的绝缘性能分析，为优化内部结构提供了理论基础。 关键词：特高压电气设备；电场区域分布特性；绝缘性能；三维电场计算 前言：在目前的高压电气设备的发展过程中，传统的计算机辅助设计方法已经逐渐被时代所淘汰，取而代之的是现代计算机图形技术的拓扑图形学的应用。越来越多的高压电气设备生产企业开始通过拓扑图形学当中的有限元分析方法对电气设备进行计算和设计。而在现阶段1000KV以上级别的特高压电气设备的分析当中，也应当运用新的数值模拟技术来进行模拟分析，从而得到其电场特性。 一、通过电场数值计算获得电气设备的电场特性 （一）建立电场数值计算模型 为了能够对超高压的电气设备所存在的电场特性进行探究，本文选用了超高压电气设备中最具代表性的GIS隔离开关，在1000KV以上级别的超高压电气设备当中，GIS隔离开关气室为不对称结构，其边界为金属外壳，而内部则包含了静侧和动侧导体、分合闸电阻、接地开关、盆式绝缘子、操纵机构等。在进行计算时，GIS隔离开关气室主要涉及到三种不同的介质，其中，GIS隔离开关气室的内部气体为 SF6，外部结构材质为铜金属，绝缘件是环氧树脂。其中，气体SF6的介电常数约为1.003，环氧树脂的介电常数约为3.73，而铜金属的相对介质约为2086。利用数据可以构建其关于GIS隔离开关气室这一电气设备分析的三维模型，并通过自下而上的方式进行图元的建立。其中最下方的低阶图元为关键点，此图元作为低阶图元的端点和边界存在；利用低阶图元的点、线、面可以构成高阶图元，并进行定义，而在必要时还可以自动生成中阶图元。 （二）划分电场数值网格 在电场数值计算开始之前需要进行有限元的前处理，即GIS隔离开关气室的网格划分。通过网格划分的方式可以在计算过程中提升计算结果精度，由于其所体现的电气设备的结构特点，使其具有精确度随网格数量数量变化的特点。本文在进行针对GIS隔离开关气室的网格划分时，为了避免过大的网格数量造成计算机硬件无法承载，故此选用了常见的智能自由划分方法，利用这一划分方法，既可以对网格数量进行控制，同时又能够降低难度，使得GIS隔离开关气室当中较薄的屏蔽罩、不对称的结构都能够实现划分[1]。在完成了网格划分后，本文在隔离开关的四种不同合分闸不同加载状态下分别进行了电场分析，从而利用场强集中点确定了电场分布的特点。在四种不同加载状态下可以根据网格划分方式确定GIS隔离开关气室危险区，其中，盆式绝缘子、绝缘支撑等部件拥有网格剖分更加细致的特点，可以认为其属于特殊危险的重点区域，需要进行细致分析。 （三）分析电场特性 四种方案对于动触头和静触头的加压方式不同，因此表现出的变化也不同。其中第一种状态为正极性加载，其中动触头侧为高压，静触头侧的盆式绝缘子电场强度较小，通过分析可以看出，盆式绝缘子的凸面场强最大值接近每毫米7kV，并出现在凸侧屏蔽罩区域，强度分布均匀，凹面场强最大值约为每毫米8.2kV，出现在凹侧屏蔽罩区域，强度分布均匀；第二种状态主要模拟雷电冲击加压，利用施加反极性电压对绝缘水平进行判断。通过反极性加载可以看出电场强度在盆式绝缘子内侧母线屏蔽罩区域突增，最大值超过每毫米10kV；第三种状态和第四种状态主要考察对地绝缘水平，通过一侧高压一侧接零来进行判断。结果显示接地开关静触头电场强度达每毫米25kV，动侧喷施绝缘子电场强度达每毫米11.3kV。通过数据可以看出，在GIS隔离开关气室当中，电场的分布主要集中在盆式绝缘子靠近电极屏蔽罩的位置，并且在模拟加压状态下，不同加压规模表现出的电场强度值不同。在今后进行盆式绝缘子设计时可以以此为设计数据支持。 二、电气设备气体击穿的绝缘性能研究 （一）不同压强下放电场强值分析 由于本文所研究的特高压电气设备对象GIS隔离开关气室为单相封闭结构，其所采取的绝缘方式为固体绝缘与SF6气体绝缘相结合的混合绝缘技术，因此其绝缘性能的判断需要依靠对不同压强下的SF6气体进行判断。在以往的研究当中，研究者发现，SF6气体对于电场均匀度有着极高的敏感性，因此在电场不均匀的情况之下，一旦出现气体击穿或盆式绝缘子击穿，都会造成闪络电压下降明显。与此同时，随着电压等级的不断升高，GIS隔离开关也容易发生山路饿哦与击穿，因此对于电气设备的绝缘性能和绝缘结构的研究始终保持着较高的热度。本文在进行GIS隔离开关气室分析时发现，由于SF6气体的介电常数较小，随着电场强度不断升高，SF6气体发生闪络的情况也更加普遍。而由于闪络现象所形成的击穿场强相较于闪络场强为低，因此对于GIS这一电气设备的绝缘性能来说，性能最为薄弱的位置在几种绝缘体的交界位置。 本文运用了三维电场的计算方式对GIS隔离开关气室的SF6气体在不同压强下的状况进行了计算，数据显示，SF6对于电场均匀性的敏感度要远超空气，在特高压电网系统中，SF6气体的绝缘压力为0.5MPa，这使得其在电场不均匀度不断增加的过程中，会出现沿面闪络电压的不断降低，最终造成击穿。影响SF6击穿的原因有很多，经分析，可以归纳为间隙长度、电场均匀程度、电压的极性和形式、气体压力等等。在一定的气体压力范围之内，SF6气体拥有极强的绝缘性能，其气体间隙的放电特性也符合巴申定律[2]。 （二）绝缘校核 本文在进行四种状态的电场特性测试的过程中，还对0.5MPa的SF6气体绝缘特点以及击穿场强值、沿面闪络值进行了观察和计算。在四种加压状态之中，第二中状态和第三种状态下电场强度最高，其中，第三种状态下位于接地开关静触头的屏蔽罩表面电场强度值一度超过每毫米20kV，盆式绝缘子的沿面最大电场强度也达到了每毫米10kV，但在与0.5MPa的SF6气体击穿场强和闪络击穿场强对比后，二者的强度均未超过最大接受范围，由此可见，在模拟环境中，SF6气体拥有强劲的绝缘性能。 结论：在现阶段，对电气设备进行设计，使电气设备符合特高压电网系统电力运输需求离不开对于电气设备的电场特性和绝缘性能的
招标编号：河南省电力公司集中规模招标采购设备材料招标文件范本 交流架空线路用复合绝缘子 招标文件 （技术规范专用部分） 项目单位： 年月
目录 表1 货物需求及供货范围一览表·1 表2 专用工具和备品供货表（投标人填写）·1 1工程概况·1 1.1项目名称：·1 1.2项目单位：·1 1.3设计单位：·1 1.4工程规模：·1 2适用范围·1 3使用条件·1 4技术参数和性能要求·1 4.1技术参数表·1 5技术偏差·2 6其它要求·3 6.1第三方抽样试验·3 6.2采用防鸟害措施·3 7特殊说明·3 附录A 技术规范通用部分条款变更表··4
分标编号： 09 表1 货物需求及供货范围一览表 表2 专用工具和备品供货表（投标人填写） 注：应随合同所订的绝缘子一起供给每种绝缘子供货数量的5％锁紧销作为备品，以上专用工具和备 品计入投标总价。
1、工程概况 1.1项目名称： 1.2项目单位： 1.3设计单位： 1.4工程规模：线路长度、起讫点、主要塔型、导线规格和分裂数、沿线污区分布状况、绝缘子用量以及地形地貌。 2、适用范围本规范书适用于工程kV 输电线路工程的复合绝缘子 (以下简称绝缘子)的设计、制造、试验、包装和供货等技术要求。 3、使用条件绝缘子使用环境条件如表3。 表3 绝缘子使用环境条件 4、技术参数和性能要求 技术参数响应表中某些项目参数由招标人提出，如果招标人不提出要求，则由投标人提供。投标人应认真逐项填写技术参数响应表中投标人保证值，不能空格，也不能以“响应”两字代替，不允许改动招标人要求值。如有偏差，请填写技术偏差表。表中带“ * ”项为关键参数，投标资料不详实、严重漏项或不满足带“ * ”项将视为实质性不响应。 技术参数表 表4 交流kV 复合绝缘子技术参数响应表投标人名称：
一起GIS闪络故障原因分析 发表时间：2018-09-18T21:52:32.063Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：莫松[导读] 摘要：GIS设备全封闭结构导致故障检查相对复杂，应联合多种手段以快速准确判断出故障原因，保证设备安全。本文介绍了一起某变电站GIS闪络故障，针对气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）开展现场交接试验过程中出现击穿的问题，通过采用多种测试方式，查找故障点，判断故障原因，最终发现故障原因，可为防止类似事故的发生和处理提供借鉴。 广东电网有限责任公司湛江廉江供电局广东湛江 524000 摘要：GIS设备全封闭结构导致故障检查相对复杂，应联合多种手段以快速准确判断出故障原因，保证设备安全。本文介绍了一起某变电站GIS闪络故障，针对气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）开展现场交接试验过程中出现击穿的问题，通过采用多种测试方式，查找故障点，判断故障原因，最终发现故障原因，可为防止类似事故的发生和处理提供借鉴。关键词：GIS；故障原因；导电杆；故障分析引言 近年来，随着电力工业的快速发展，气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）以其结构紧凑、占地空间小、操作简单以及安全可靠性高等优点在变电站中得到了广泛的应用。但GIS在应用中也存在一系列的问题，例如当GIS出现故障时，事故影响范围大且处理周期长，严重影响着变电站的安全稳定运行。因此，对于GIS必须要求严格开展交接试验，以发现潜在故障并及时整改，同时开展带电检测技术，在投运后采用带电检测的方式定位故障点，判断故障类型，以确保设备安全稳定运行。本文以某变电站气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）闪络故障为例，从故障经过、故障查找、故障分析等方面进行了介绍，可为之后的交接试验及现场安装提供了经验。 1.GIS内部常见缺陷分析 GIS是封闭式设备，其内部由于安装或运行过程中产生的气泡、金属颗粒等杂质会导致GIS设备试验及运行过程中出现缺陷，颗粒的跳动以及固体材料的微小振动会发出超高频或超声波信号，因此在不停电检修的前提下，通过采用检测超声波与超高频信号的方式观测GIS内部缺陷类型及缺陷的严重程度[1]。 GIS内部缺陷中，经常出现的缺陷类型包括电晕放电、悬浮放电、自由金属颗粒放电、空穴放电、沿面放电等放电现象。每种内部缺陷都有相应的测量特征。不同的放电类型所产生的原因不同，当在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时，由于空气游离就会产生电晕放电现象；悬浮电位则是由于在运输或运行过程中，导体或绝缘子等与其他的金属构件接触不良，导致电位悬浮，与周边的部位形成电位差，产生放电；空穴放电则是由于设备内部产生气泡或其他杂质，在正常运行过程中产生局部放电；沿面放电是固体绝缘表面金属颗粒对绝缘表面、固体绝缘表面脏污或固体绝缘表面其他异物引起的放电。图1为GIS内部缺陷位置的示意图。图1GIS绝缘缺陷位置 如图1所示，在GIS壳体、导体上均易出现由毛刺造成的电晕放电；在导体上易出现由于机械松动造成的悬浮放电；在盆式绝缘子、导体或壳体上易于出现气泡或杂质造成的空穴放电。不同的因素产生的局放形式不同，但不同类型的局部放电都会对GIS的绝缘造成破坏，同时，放电产生的气体或热效应，有的使局部绝缘腐蚀、电导增加，导致了绝缘性能下降，在严重的局放作用下，甚至会造成绝缘击穿。 2.设备情况 本次被试设备为某公司生产的500kVGIS，主要技术参数如下所示：设备额定电压：550kV，额定频率；50Hz，工频1min耐受电压：740kV，在周围空气温度为20℃时的气体压力（相对值），断路器室：0.5MPa，其他气室：0.4MPa。所开展的交接试验项目具体包括：SF6气体微水与纯度测试、主回路绝缘试验及超声波局放测试等。 3.试验过程及故障点查找 3.1试验步骤 交接试验首先对充入GIS内部气室的SF6气体开展微水及纯度测试，以气室为单位，对每个气室分别检测，检测结果无异常，具备主回路绝缘试验条件。 主回路绝缘试验包括三个步骤[2]：老练、主回路对地耐压、局部放电测量，首先进行老练试验，试验的加压程序为：0→Um/3（550/3=318kV）持续5min→Um（550kV）持续3min；主回路对地耐压加压程序为：Um（550kV）→Uf（740kV）持续1min；耐压试验结束后，将试验电压降至1.1Um/3（349kV）后进行局部放电测量，局部放电测量结束后电压降至零。整体加压程序如图2所示。图2GIS主回路绝缘试验加压程序示意图
架空电力线路的导线，是利用绝缘子和金具连接固定在杆塔上的。用于导线与杆塔绝缘的绝缘子，在运行中不但要承受工作电压的作用，还要受到过电压的作用，同时还要承受机械力的作用及气温变化和周围环境的影响，所以绝缘子必须在良好的绝缘性能和一定的机械强度。通常，绝缘子表面被做成波纹形的。这是因为：一是可以增加绝缘子的泄露距离（又称爬电距离），同时每个波绞又能起到阻断电弧的作用；二是当下雨时，从绝缘子上流下的污水不会直接从绝缘子上部流到下部，避免形成污水柱造成短路事故，起到阻断污水水流的作用；三是当空气中的污秽物质落到绝缘子上时，由于绝缘子波绞的凹凸不平，污秽物质将不能均匀地附在绝缘子上，在一定程度上提高了绝缘子的抗污能力。架空电力线路用绝缘子种类很多，他可以根据绝缘子的结构型式、绝缘介质、连接方式和承载能力的大小来分类。 结构型式：盘形绝缘子、棒形绝缘子绝缘介质：瓷质绝缘子、玻璃绝缘子、半导体釉绝缘子、复合绝缘子连接方式：球型绝缘子、槽型绝缘子装置场环境、户内绝缘子、户外绝缘子。 承载能力：5kN、10kN、12kN、40kN、60kN、70kN、100kN、120kN、160kN、 210kN、300kN、420kN、550kN... 2针式柱式绝缘子 针式绝缘子主要用于直线杆和角度较小的转角杆支持导线，分为高压、低压两种。按材料分针式瓷质绝缘子与针式复合绝缘子。 绝缘子型号说明： P――普通型针式绝缘子; PQ加强绝缘1型（中污型）针式绝缘子; PQ 加强绝缘2型（特重污型）针式绝缘子; FP 代表复合针式防污型绝缘子;
B――瓷件侧槽以上部位，除承烧面外，全部上半导体釉; M长脚; L -- 不带脚，瓷件与脚螺纹连接; LT――带脚，瓷件与脚螺纹连接，铁担; 破折号后的数字10表示额定电压10kV; T后的数字16、20表示下端螺纹直 径。 如： P-15T16, P表示普通型针式绝缘子，15表示额定电压15kV, 16表示下端螺 纹直径16mm。 FPQ4-10/3T20, F表示复合，P表示针式，Q表示防污型，4表示防污等级， 10 表示额定电压10kV，3 表示额定弯曲负荷3kN，20 表示下端螺纹直径20mm。 普通型针式绝缘子其外形如下图所示。针式绝缘子的支持钢脚用混凝土浇装在瓷件内，形成“瓷包铁”内浇装结构。 针式瓷绝缘子技术参数（老型号）针式瓷绝缘子技术参数针式复合绝缘子采用硅橡胶作为原材料，产品经过高温整体模压一次成形。 针式复合绝缘子的特点是重量轻，施工方便，抗击穿能力强。针式复合绝缘子的螺杆有：M16 M18 M20三种 针式复合绝缘子技术参数
第41卷第5期：1481-1487 高电压技术V ol.41, No.5: 1481-1487 2015年5月31日High V oltage Engineering May 31, 2015 DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.2015.05.009 SF6中绝缘子表面电荷积聚及其对直流GIL 闪络特性的影响 张博雅1,2，王强1,2，张贵新1,2，李金忠3 （1. 清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084； 2. 清华大学电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点试验室，北京100084； 3. 中国电力科学研究院，北京100192） 摘 要：随着中国特高压直流输电工程建设进程的逐渐加快，直流气体绝缘输电线路(GIL)的需求日益迫切，对GIL在特高压直流下一些关键问题的研究显得至关重要。因此针对直流电压下GIL中盆式绝缘子表面电荷积聚问题展开研究，建立了一套基于静电探头法的表面电荷测量系统，研究了在SF6气体环境中，不同电压幅值和电压极性反转情况下绝缘子表面电荷的积聚规律。同时，在特高压直流GIL试验单元上进行了直流闪络试验，研究了绝缘子表面电荷积聚对直流闪络特性的影响。研究结果表明：在0.5 MPa的SF6中，绝缘子表面主要积聚与所加直流电压极性相反的电荷，这种电荷分布将增大绝缘子表面与中心电极间的局部场强，并将进一步导致绝缘子闪络；GIL中盆式绝缘子的直流耐受电压仅为交流耐受电压的64%左右。该研究为GIL中盆式绝缘子在直流电压下闪络电压下降提供了一种可能的解释。 关键词：表面电荷；绝缘子；SF6；气体绝缘；GIL；特高压直流；闪络；静电探头 Surface Charge Accumulation on Insulators in SF6 and Its Effects on the Flashover Characteristics of HVDC GIL ZHANG Boya1, 2, WANG Qiang1, 2, ZHANG Guixin1, 2, LI Jinzhong3 (1. Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 2. State Key Laboratory of Control and Simulation of Power System and Generation Equipment, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 3. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China) Abstract：As the process of UHVDC power transmission projects accelerates in China, the demand for DC gas insulated transmission lines (GIL) is increasing. Thus it is very necessary to investigate the key issues of GIL under UHVDC vol-tage. Focusing on the surface charge accumulation phenomenon of GIL insulator under DC voltage, we established a surface charge measurement system based on an electrostatic voltmeter. Moreover, we studied the surface charge accu-mulation patterns in SF6 under different voltage amplitudes and under polarity reversal conditions. Meanwhile, we experimentally studied the flashover in a UHVDC GIL test unit in order to study the influence of surface charge accumu-lation on the flashover characteristics of the GIL insulator. The results show that, in SF6 at 0.5 MPa, the most accumulated charges on the insulator surface are those with the opposite polarity of the applied voltage, which can enhance the electric field between the electrode and insulator surface and even leads to flashover on the insulator. The flashover experiments show that the maximum withstand voltage of GIL insulator under DC voltage is just 64% of that under AC voltage. The study can give a possible explanation for the reduction of DC flashover voltage of GIL insulator. Key words：surface charge; insulator; SF6; gas insulated; GIL; UHVDC; flashover; electrostatic probe 0引言 我国地域辽阔，风电、水电等可再生资源主要 ——————— 基金资助项目：国家重点基础研究发展计划(973计划) (2014CB239502)。Project supported by National Basic Research Program of China (973 Program) (2014CB239502).集中在西部和北部，而负荷中心集中在东部和南部，能源储备和电力负荷的分布极不均衡，因此必然需要能源和电力的跨区域、大规模流动[1]。特高压直流输电方式是目前世界上电力大国实现远距离、大容量输电和电网互联的重要手段之一，能够实现大