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

gis盘式绝缘子配方的研究GIS盘式绝缘子是一种用于电力系统中的重要设备，它具有抗污闪性能好、绝缘性能稳定等优点，因此在电力输配电领域得到了广泛应用。

本文将探讨GIS盘式绝缘子配方的研究，介绍其中的关键要素和相关技术。

一、GIS盘式绝缘子的概述GIS盘式绝缘子是一种用于高压电力设备中的绝缘元件，主要用于隔离和支撑电力设备中的导线和电极。

它由绝缘子盘、金属外壳和导线夹等组成。

GIS盘式绝缘子具有重量轻、安装方便、绝缘性能好等优点，因此被广泛应用于电力输配电系统中。

二、GIS盘式绝缘子配方的研究意义GIS盘式绝缘子配方的研究对于提高绝缘子的性能和可靠性具有重要意义。

通过优化绝缘子的配方，可以改善其抗污闪性能、提高绝缘性能，从而延长绝缘子的使用寿命，减少运行故障的发生，提高电力系统的可靠性和稳定性。

三、GIS盘式绝缘子配方的关键要素1. 绝缘材料：GIS盘式绝缘子的绝缘材料主要是有机硅橡胶和绝缘胶。

有机硅橡胶具有优良的绝缘性能和耐候性，能够有效抵抗高温、高湿等恶劣环境条件的影响。

绝缘胶则起到加强绝缘子的作用，提高其机械强度和耐久性。

2. 添加剂：在GIS盘式绝缘子的配方中，常常添加一些辅助剂，如防老剂、增塑剂、硫化剂等。

这些添加剂能够改善绝缘子的加工性能和性能稳定性，提高其绝缘性能和机械强度。

四、GIS盘式绝缘子配方的研究方法1. 实验研究：通过实验手段，对不同配方的GIS盘式绝缘子进行性能测试和比较分析，确定最佳配方。

实验研究可以通过测量绝缘子的介电强度、机械强度、耐热性等指标来评估绝缘子的性能。

2. 理论模拟：利用计算机模拟和数值计算的方法，模拟GIS盘式绝缘子在不同工况下的电场分布和介电特性，优化绝缘子的配方。

理论模拟可以提供GIS盘式绝缘子设计和优化的参考依据。

五、GIS盘式绝缘子配方的应用展望随着电力系统的发展和技术的进步，GIS盘式绝缘子的需求将不断增加。

未来的研究可以从以下几个方面展开：1. 开发新型绝缘材料：研究开发具有更高绝缘性能和机械强度的新型绝缘材料，提高GIS盘式绝缘子的性能和可靠性。

山东大学：直流GIL绝缘子环氧树脂碳纳米管复合涂层关键物理性能的分子动力学模拟韩智云，邹亮，辛喆，赵彤，张黎DOI： 10.19595/ki.1000-6753.tces.1808111导语直流气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）绝缘子存在表面电荷积聚，对其表面覆以涂层以改善电场分布是一种有效的措施。

本文旨在寻找一种在保持良好力学性能的前提下，能有效降低介电常数、提高热扩散系数（即提高热导率、降低比热容）以及提高玻璃转化温度的新型环氧树脂复合材料来作为绝缘子的纳米复合涂层。

基于分子动力学模拟方法，从微观层次探究不同碳纳米管颗粒掺杂对环氧树脂复合材料各关键物理性能影响的机理，指出氨基胺功能化的碳纳米管是环氧树脂复合涂层材料掺杂颗粒的最优选择。

所做工作为采用纳米复合涂层抑制绝缘子表面电荷积聚提供了基础依据。

2研究背景我国直流特高压输电的不断发展对GIL中环氧浇注盆式绝缘子和支柱绝缘子的物理性能提出了更高的要求。

直流电压下存在的表面电荷积聚效应，可降低绝缘子的沿面闪络电压，是导致直流GIL无法长期稳定运行的主要原因。

抑制表面电荷积聚的一种有效措施是对绝缘子表面覆以涂层，用以改善绝缘子表面的电场分布。

3论文的方法及创新点随着计算机技术的快速发展，分子力场、模拟分子体系算法在高分子材料研究和应用领域得到了日益广泛的应用。

在高电压与绝缘技术领域，可以利用分子模拟技术，根据工程需要有针对性地快速修改绝缘材料微观结构、添加纳米颗粒，仿真计算所关注的电、热和力学等特性，对比分析材料改性前后的性能变化，可大大降低材料研发周期和成本。

因此，本文通过分子动力学模拟寻找一种在保持良好力学性能的前提下，能有效降低介电常数、提高热扩散系数（即提高热导率、降低比热容）以及提高玻璃转化温度的新型环氧树脂复合材料来作为绝缘子的纳米复合涂层。

首先选用盆式绝缘子常用的双酚A型环氧树脂，根据其单体DGEBA和固化剂33DDS的分子结构，在Materials Studio中建立交联环氧树脂（EP/neat）的模型。

直流电场下盆式绝缘子体积电导率对其表面电荷积聚特性的影响蔺占芳1，王柯2（1.国网山西省电力公司营销服务中心，山西太原030032；2.乌海超高压供电局，内蒙古巴彦淖尔016000）摘要：综合考虑直流GIL内部的传热及电荷积聚过程，研究建立了直流GIL电-热多物理场耦合模型。

基于该模型，仿真计算了直流电应力和热应力耦合作用下，绝缘材料体积电导率对盆式绝缘子表面电荷积聚特性的影响规律。

结果表明：将现有交流盆式绝缘子典型绝缘材料的体积电导率减小两个数量级，可以有效抑制绝缘子表面电荷积聚，但若过度减小绝缘材料的体积电导率反而会加剧盆式绝缘子的表面电荷积聚。

关键词：盆式绝缘子；直流GIL；表面电荷；热应力；体积电导率中图分类号：TM216文献标志码：A文章编号：1009-9239（2021）03-0054-06DOI:10.16790/ki.1009-9239.im.2021.03.009Effect of Volume Conductivity of Basin Type Insulator on Its Surface Charge Accumulation Under DC Electric FiledLIN Zhanfang1,WANG Ke2(1.State Grid Shanxi Marketing Service Center,Taiyuan030032,China;2.Wuhai UHV Power Supply Bureau,Bayan Nur016000,China)Abstract:Considering the heat transfer and charge accumulation process in DC GIL comprehensively,we estab‐lished an electro-thermal multi-physics field coupling model of DC GIL.On the basis of this model,the effect of the volume conductivity of insulating materials on the surface charge accumulation of basin type insulator was sim‐ulated and calculated under the coupling action of DC electric stress and thermal stress.The results show that the surface charge accumulation of insulator can be inhibited effectively by decreasing the volume conductivity of typi‐cal insulating materials for current AC basin type insulator by two orders of magnitude.However,if the volume conductivity of insulating materials decreases excessively,the surface charge accumulation of basin insulator will be aggravated.Key words:basin type insulator;DC GIL;surface charge;thermal stress;volume conductivity0引言气体绝缘金属封闭输电线路（gas insulated transmission line,GIL）具有可靠性高、环境协调性好、传输容量大等诸多优点，是替代传统架空线路进行电能传输的首选方案[1-4]。

GIS盆式绝缘子用环氧树脂绝缘特性提升方案研究王俊浩;李永军;李小虎;刘井东;程泉栋;张世豪;张炜宽【期刊名称】《电力学报》【年(卷),期】2022(37)1【摘要】盆式绝缘子是以环氧树脂为主绝缘材料的绝缘器件,在气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)内起到绝缘和支撑的作用,其绝缘寿命对GIS的稳定运行起到关键作用。

目前GIS内常见的故障类型主要是由盆式绝缘子的绝缘问题引起的,因此提高盆式绝缘子的整体绝缘性能有助于保障GIS安全可靠运行。

首先使用Solid⁃Works建立盆式绝缘子的三维模型,使用Comsol仿真软件建立盆式绝缘子有限元分析模型,利用此模型分别对完好以及有气隙缺陷的盆式绝缘子施加110 kV、220 kV、330 kV电压并进行有限元分析计算,研究其内部电势及场强分布;最终得出对盆式绝缘子加压时的电势以及电场强度分布。

之后,向环氧树脂颗粒内填充不同含量的纳米Al_(2)O_(3),制备出纳米Al_(2)O_(3)/环氧树脂复合材料,测量不同填充比例下的复合材料绝缘特性参数。

仿真结果表明,在中间嵌件与环氧树脂浇注件的连接处电势以及电场强度均较大,尤其是连接处与空气接触部分,由于此处较尖锐,会发生电荷聚集情况,使得这个位置的电场强度分布产生畸变,从而导致材料的老化过程加速;同时,当纳米Al_(2)O_(3)粒子填充含量(质量分数)为1.5%时,复合试样的相对介电常数、介损值相较于纯环氧树脂均显著降低,其中介电常数减小了17.1%,介质损耗角正切值减小了47.6%。

微量纳米Al_(2)O_(3)共混能显著提高复合材料的介电性能,研究结果可为改善盆式绝缘子的制备工艺及延长其使用寿命提供设计参考。

【总页数】8页(P26-33)【作者】王俊浩;李永军;李小虎;刘井东;程泉栋;张世豪;张炜宽【作者单位】华北水利水电大学;中建七局安装工程有限公司【正文语种】中文【中图分类】TM213【相关文献】1.GIS盆式绝缘子作为缝隙天线的暂态电磁辐射特性研究2.GIS用盆式绝缘子绝缘能力提升研究3.126 kV GIS盆式绝缘子局部放电特性的研究与工程应用4.结构缺陷下GIS盆式绝缘子应力分布特性研究5.GIS盆式绝缘子结构对局部放电特高频信号泄漏特性的影响研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1工程概述某电站安装4台立式单级混流可逆式水泵水轮机-发电电动机组，单机容量（发电工况）300MW，总装机容量1200MW，以一回500kV 电压等级并入电网。

担负电网的调峰、填谷、调频、调相及紧急事故备用等任务。

电站枢纽建筑物包括上库、下库、引水系统、厂房洞室群及500kV 地面开关站与副厂房等。

电站500kV GIS 由地下和地上两部分组成，以两回500kV 交联聚乙烯高压电缆连接，所用500kV 干式电缆终端为国内首次使用。

地上GIS 以一回出线与出线平台设备相连，预留一回出线。

GIS 设备包括管母线、断路器、隔离刀闸、接地刀闸、快速接地刀闸、避雷器、电容式电压互感器、出线SF 6-空气套管等。

设备型号为ZF15－550，额定电压550kV，额定电流4000A，是国内首套应用于抽水蓄能电站的GIS 设备。

2设备技术参数设备型号：ZF15-550额定电压：550kV 额定频率：50Hz 额定电流：4000A额定短时耐受电流(有效值)：63kA 额定短路持续时间：3s 额定峰值耐受电流：171kA SF 6年漏气率：小于0.5%断路器气室SF 6气体额定压力：0.60MPa 其他气室SF 6气体额定压力：0.4MPa3故障过程该电站GIS 设备于2009年4月30日14：16开始带电试运行，未带负载，5月1日下午19：34分，1号/2号主变间隔50013隔离开关B 相气室内部发生对地放电故障，查得放电短路电流约15kA，故障发生后，我厂500kV 短线保护未动作，140ms 后线路对侧开关跳闸。

故障后现场检查有明显漏气声。

故障140ms 后对侧变电站接地距离二段动作切除故障。

经过现场检查发现，故障发生后该电站短线差动保护A、B 套均未动作，控制面板上无任何动作信号及报警信号，主变A、B 套复压过流保护、主变零序Ⅰ、Ⅱ段保护启动报警灯亮，无出口信号。

5月2日晚，厂家技术人员赶到现场并对故障部位进行解体检查，发现气室内有大量的粉尘和分第39卷第3期水电站机电技术Vol.39No.32016年03月Mechanical &Electrical Technique of Hydropower StationMar.2016收稿日期：2015-12-16作者简介：刘平（1976-），男，工程师，从事机电设备运行与检修业务管理工作。

gis盘式绝缘子配方的研究
GIS盘式绝缘子是高压电力设备中的重要组成部分，其性能直接影响着电力系统的安全稳定运行。

因此，研究GIS盘式绝缘子的配方是非常重要的。

首先，GIS盘式绝缘子的主要材料是硅橡胶，其具有优异的绝缘性能和耐候性能。

硅橡胶的主要成分是硅烷和二氧化硅，其中硅烷是硅橡胶的主要活性成分，二氧化硅则是硅橡胶的填充剂。

因此，研究GIS 盘式绝缘子的配方，需要考虑硅烷和二氧化硅的比例，以及其他添加剂的种类和比例。

其次，GIS盘式绝缘子的配方还需要考虑到其使用环境。

GIS盘式绝缘子通常用于高压电力设备中，其使用环境包括高温、高湿、高压等复杂条件。

因此，GIS盘式绝缘子的配方需要考虑到其在高温、高湿、高压等环境下的耐久性和稳定性。

最后，GIS盘式绝缘子的配方还需要考虑到其生产工艺。

GIS盘式绝缘子的生产工艺包括混合、成型、硫化等多个环节，每个环节都需要考虑到材料的流动性、成型性、硫化性等因素。

因此，GIS盘式绝缘子的配方需要考虑到其在生产工艺中的可操作性和稳定性。

综上所述，GIS盘式绝缘子配方的研究需要考虑到硅烷和二氧化硅的比例、使用环境的耐久性和稳定性、生产工艺的可操作性和稳定性等多个因素。

只有在这些因素的综合考虑下，才能研究出性能优良、稳定可靠的GIS盘式绝缘子配方。

电气开关设备GIS内部绝缘故障的分析及处理研究摘要：随着城市供电压力的不断提升，系统容量和电压等级都出现明显提高，在此情况下，电气开关设备GIS经常发生内部绝缘故障，比如绝缘拉杆击穿、绝缘子闪络等。

GIS设备内部绝缘故障严重时会导致机组停机，给电力企业带来巨大经济损失。

因此，有必要对GIS设备的内部绝缘故障及处理方法进行研究，将事前防范与事后处理方法相结合，确保GIS设备的稳定运行。

关键词：电气开关；设备；GIS；内部绝缘；故障一、绝缘故障风险因素分析1、绝缘部件制造缺陷和机械损伤GIS的绝缘部件主要包括盆式绝缘子、支柱式绝缘子、绝缘拉杆等。

制造缺陷和机械损伤对绝缘部件绝缘性能的影响主要表现为裂纹缺陷、气泡缺陷和金属杂质三方面。

下面以盆式绝缘子为例。

a）裂纹缺陷。

在制造GIS时，盆式绝缘子如果自身机械强度不足，运行中应力释放后可能产生局部裂纹。

在工厂装配或现场组装环节中，如果装配不当或螺栓紧力不均，盆式绝缘子可能因残留异常应力而出现局部裂纹。

在现场母线对接时，因磕碰或蛮力施工，也可能导致对接面的盆式绝缘子出现局部裂纹。

此外，冷热温差造成的内应力也可能导致绝缘子表面出现微小裂纹。

当盆式绝缘子出现较长贯穿性裂纹时，会造成绝缘子表面闪络电压明显降低，绝缘性能下降，进而直接导致绝缘子闪络事故。

虽然有些裂纹在发展初期很微小，其长度和厚度都较小，裂纹处电场分布较均匀，所以不发生局部放电。

但微小裂纹出现后，在其发展过程中，裂纹厚度将慢慢增大。

例如，河北某电厂500kVGIS的线路II因组装时造成绝缘子的微小应力裂纹，裂纹扩大后，出现击穿接地。

b）气泡缺陷。

由于原材料不稳定、操作不规范、模具不合格或工艺不完善等原因，盆式绝缘子的环氧树脂绝缘件在制造时，内部存在气泡的情况屡见不鲜。

环氧树脂的相对介电常数远大于气泡内空气，所以当盆式绝缘子内部出现气泡时，气泡所在部位的电场将出现严重畸变。

同时空气的击穿电压还远小于环氧树脂，一旦气泡内的场强超过一定值，气泡内就会发生局部放电。

电工电气 (20 8 No. 0)作者简介：黄坤鹏(1981- )，男，工程师，本科，从事GIS 研发工作。

550kV GIS用盆式绝缘子的绝缘设计研究黄坤鹏，朱传运，王小东(河南平高电气股份有限公司，河南 平顶山 467001)摘 要：作为气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中核心元件，盆式绝缘子绝缘设计关系到GIS 整体的绝缘水平。

阐述了盆式绝缘子设计思路，对其结构形式进行了分析，结合电场及制造工艺给出最优形状比，提出了盆式绝缘子设计过程中关键位置电场校验判据，并通过试验验证了所提出校验判据的合理性。

关键词：盆式绝缘子；绝缘设计；雷电冲击电压中图分类号：TM216 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2018)10-0015-04Abstract: The basin-type insulator as the core component in gas-insulated switchgear (GIS), its insulation design affects insulation level of entire GIS.This paper expounded the design thought of basin-type insulator and analyzed its structural style. Combining with the electric field and manufacturing process, this paper gave the optimal shape proportion and proposed the electric field check criterion of the key location in the design process of basin-type insulator. The test verified the rationality of proposed check criterion. Key words: basin-type insulator; insulation design; lightning impulse voltageHUANG Kun-peng, ZHU Chuan-yun, WANG Xiao-dong（Henan Pinggao Electric Co., Ltd, Pingdingshan 6 00 , China ）Insulation Design of Basin-Type Insulator in 550kV Gas-Insulated Switchgear0 引言随着自主化设备扩大应用，国内新的设备厂家逐步参与市场，导致特高压产品市场竞争逐渐加剧，对550kV 电压等级的小型化GIS 技术及成本提出了更高要求[1-2]。

GIS中绝缘子表面电荷积聚及其在线监测技术的研究的开题报告题目：GIS中绝缘子表面电荷积聚及其在线监测技术的研究一、研究背景和意义高压气体绝缘开关设备（GIS）已经成为电力系统中的主要设备之一。

GIS具有体积小、绝缘性能优越、可靠性高等优点，被广泛应用于电力系统中。

然而，在GIS运行过程中，由于电场分布不均匀等原因，导致绝缘子表面产生电荷积聚现象，进一步加剧了绝缘子的老化和损坏，影响GIS的正常运行。

因此，研究GIS中绝缘子表面电荷积聚及其在线监测技术，对于预测绝缘子的老化和损坏，保障GIS的正常运行，具有非常重要的意义。

二、研究内容和方法1.研究内容（1）探究GIS中绝缘子的工作原理和电场分布规律，分析导致绝缘子表面电荷积聚的原因；（2）开展实验研究，探讨GIS工作条件下绝缘子表面电荷积聚量的特点和规律；（3）研究GIS中绝缘子表面电荷积聚在线监测方法，分析各种监测技术的原理、优缺点，构建合理的在线监测系统；（4）结合实际电力系统，开展GIS中绝缘子表面电荷积聚的现场测试和数据分析。

2.研究方法（1）理论研究通过文献调研和理论分析等方式，探讨GIS中绝缘子工作原理、电场分布规律以及导致绝缘子表面电荷积聚的因素等；（2）实验研究采用实验室仿真装置或GIS设备现场测试，观察绝缘子表面电荷积聚的情况，研究不同工作条件下电荷积聚的特点和规律，并提出相应的控制措施；（3）在线监测系统研究综合考虑多种监测技术，如电场传感器、红外热像仪、电子数字相机等，构建GIS中绝缘子表面电荷积聚的在线监测系统，并进行实际应用测试。

三、研究预期结果通过对GIS中绝缘子表面电荷积聚的探究，本研究预期达到以下几个方面的成果：（1）揭示GIS中绝缘子表面电荷积聚机理，为绝缘子的寿命评价和运行状态监测提供理论基础；（2）探讨GIS工作条件下绝缘子表面电荷积聚量的特点和规律，为制定防止电荷积聚的措施提供科学依据；（3）研究GIS中绝缘子表面电荷积聚在线监测方法，提出一套科学、准确的在线监测系统，并在实际应用中进行验证。