摘要：±400 kV换流变压器阀侧套管的设计裕度均低于特高压等级换流变压器套管,且±400 kV换流变压器阀侧套管在换流阀厅用量较大,因此有必要针对±400 kV换流变压器阀侧套管绝缘结构设计进行具体分析讨论。分析了±400 kV换流变压器阀侧套管双导电管结构的发热机理,从理论解析角度给出了双导电管结构的设计尺寸,进一步优化设计了套管的芯体绝缘结构,从内、外绝缘配合的角度给出了套管的外绝缘设计方案,并对其整体电场分布情况进行了校核计算:工作电压下其径向电场强度控制在3.11 kV/mm,工频耐压下其轴向电场强度控制在0.51 kV/mm,均满足±400 kV换流变压器阀侧套管设计电场强度控制要求。对研制完成的±400 kV换流变压器阀侧套管进行型式实验,结果表明所研制的套管通过了工频干耐受电压试验并局部放电测量、雷电冲击干耐受电压试验和温升试验等典型型式试验。

摘要：当GIL由单相运行转变为三相共箱时,滑动设计的支柱绝缘子绝缘结构将变得更为复杂,设计难度显著提高。为提升252 kV三相共箱式紧凑型GIL运行可靠性,应用有限元方法仿真分析了252 kV紧凑型GIL三相三支柱绝缘子电场分布特性,提取了电场设计指标值。将电场设计指标转化为去量纲化指标f,探讨了252 kV紧凑型GIL三相三支柱绝缘子f值随典型结构参数的变化规律,结合相对标准偏差分析得到了典型结构参数对各设计指标的影响程度。在此基础上,讨论了绝缘子的典型结构参数优化设计顺序与方法,给出了改进方案并分析了改善电极间电容分布以均匀金属件表面电场的方法。结果表明,改进方案的绝缘子表面合成场强、切向场强、嵌件表面场强分别降低了6.9%、11.1%、30.1%。改进方案使三相三支柱绝缘子的3个设计指标均满足了控制值要求,对252 kV紧凑型GIL中三相三支柱绝缘子的优化设计具有重要的指导与参考意义。

摘要：直流气体绝缘输电线路(GIL)在长时间电压作用下,内部柱式支撑绝缘子表面易积聚电荷,容易导致绝缘子沿面闪络。因此,研究直流电压下绝缘子表面电荷的积聚特性,对提高直流GIL的绝缘性能和运行可靠性具有重要意义。本文以直流GIL柱式支撑绝缘子为研究对象,设计并搭建表面电荷测量实验平台,引入弱电离气体的迁移扩散方程,利用多物理场有限元分析软件,建立绝缘子-气体复合绝缘结构的表面电荷积聚模型,测量并仿真简化的柱式绝缘子的表面电荷积聚情况,并结合实验和仿真计算结果分析表面电荷积聚成因。同时,建立±800kV直流GIL模型,分析绝缘子的表面电导率、体积电导率和气体的气体电离率对气固界面电场强度和表面电荷积聚的影响。研究深化了直流电压作用下对气-固绝缘界面电荷积聚机理的认识,为直流GIL设备中固体绝缘件的结构设计提供了方法和依据。

摘要：为均匀252 kV紧凑型GIL三相盆式绝缘子表面电场和应力场分布,采用智能优化算法对其开展了综合优化研究。建立了三维有限元仿真计算模型,对3种结构三相盆式绝缘子的电场和应力场分布特性进行了比较,择优分析了典型结构参数对电场和应力场分布的影响规律。在此基础上,构建Bernstein方程描述绝缘子表面轮廓,讨论了相应的约束条件和简化方法,应用粒子群算法联合调用COMSOL及MATLAB实现了三相盆式绝缘子的智能结构优化。结果表明:与原始结构相比,优化后绝缘子表面合成场强、切向场强和第一主应力最大值分别下降了13.5%、16.0%、8.5%,均能满足控制值要求;不规则复杂轮廓优化方法能够有效改善252 kV紧凑型GIL电场和应力场分布。研究结果可为252 kV三相盆式绝缘子的结构设计与改进提供指导和参考。

摘要：环氧树脂浸渍干式对接结构穿墙套管内绝缘由两个换流变干式套管电容芯体尾部对接而成,复合绝缘外套与电容芯体之间充SF6气体。电容套管的内绝缘即电容芯子为电气设计计算的关键部件,目前对电容式套管的主绝缘设计大多采用等电容和等裕度设计方法,两种芯子设计方法下对对接式直流穿墙套管的电场分布有不同的影响,因此讨论基于解析式的电容式套管内绝缘等电容和等裕度设计方法,仿真计算对接式直流穿墙套管不同芯子设计方法下的电场分布,得出对接式直流穿墙套管在不同芯子设计方法下的电场分布规律,发现等裕度设计方法局部放电起始电压比等电容法提高了,这对保障对接式直流穿墙套管的安全稳定运行具有重要意义。

摘要：在超、特高压电力系统中,换流变压器阀侧干式套管作为换流变压器连接换流阀的关键设备,其安全运行直接关系到电力系统的可靠性。近年来,国内外发生多起由于电接触失效而导致的套管过热和放电故障,因此有必要对套管载流连接结构的失效机理开展研究分析。该文以±500kV换流变阀侧套管的过热故障为例,计算分析套管在实际运行电流下表带触指的摩擦行程,采用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)和能量色散光谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)对表带触指失效前后的表面和断面进行形貌分析和成分分析,提出表带触指在套管内的劣化机理。研究发现:铜导杆接触区域没有镀银是缩短触指寿命的主要原因,长期的机械磨损和SF6气体分解产物对触指的腐蚀是导致触指劣化的重要因素,相关结论可为套管电连接设计、选型和过热型故障分析提供理论依据。

摘要：为提高气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission line,GIL)在运行中的可靠性,对特高压GIL哑铃型三支柱结构参数进行了智能优化。建立三维有限元仿真计算模型,全面分析了哑铃型三支柱绝缘子结构,提取了优化决策变量。针对多段圆弧拼接的复杂支腿轮廓,应用非均匀有理B样条曲线对轮廓进行重构,通过样条曲线的拟合点(型值点)控制轮廓形状,降低了参数数量,解决了多段圆弧连接的复杂轮廓参数化建模难度高的问题。在此基础上,采用多种群遗传算法(multiplepopulation geneticalgorithm,MPGA)对哑铃型三支柱绝缘子进行了优化。优化得到胖头哑铃型三支柱绝缘子的哑铃结构起始位置被抬高,哑铃头部变大,金属嵌件表面最大场强值为9.1 kV/mm,较原始结构下降了约14.2%。该方法解决了支腿复杂轮廓参数化难度大的瓶颈,并有效改善了三支柱绝缘子整体电场分布。复杂轮廓的重构和优化方法能够有效改进哑铃型三支柱绝缘子的结构,提高绝缘子性能,提升特高压GIL的安全性和可靠性。

摘要：气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)中设置微粒陷阱是最常用的微粒抑制措施,由于其真型试验需投入较高成本验证设计能效,目前多采用仿真技术手段进行辅助分析。该文针对直流电压下微粒陷阱结构设计,考虑微粒的受力及电荷变化机制,基于有限元法提出一种可以应用于实际结构中的球形微粒带电运动的仿真方法。建立320kV直流GIL管母线部分模型,在模型中分别设置四种不同类型的微粒陷阱,计算并分析不同陷阱的捕获率及其对微粒运动特性的影响。结果表明,该方法能够有效模拟直流电压下的微粒运动特性,上提式微粒陷阱的捕获能效优异,能够有效阻挡动能较大的入陷微粒,降低其逃逸的概率。该文仿真计算方法和研究结果适用于不同结构气体绝缘输电线路中不同类型微粒陷阱的捕获率分析,对开展工程上气体绝缘输电线路中微粒陷阱的选型及布置具有指导意义。

摘要：气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)已广泛应用在极端环境和紧凑条件下的电力输送,GIL绝缘可靠性关系到系统运行安全稳定,是其规模化应用的基础和关键。特高压苏–通穿江输电采用GIL管廊输电方式,其距离长、电压高,绝缘结构典型,材料特性复杂,运行工况特殊,研发之初无可以借鉴的经验。针对特高压苏–通GIL综合管廊工程,研究掌握了GIL绝缘子用环氧复合材料电、热、力性能及其随温度的变化规律,结合固化动力学–热–力耦合仿真分析了材料工艺流程,开发了释缓界面应力、屏蔽界面缺陷的半导电界面材料,提出了材料关键性能控制指标;基于多物理场耦合仿真与复杂曲面优化设计方法,优化设计了特高压GIL盆式绝缘子结构,发明了哑铃型三支柱绝缘子,提出了苏–通GIL综合管廊基础单元绝缘子和载流结构配置方案;总结详述了GIL真型绝缘子的放电特性。通过研究解决了特高压交流GIL输电中的关键绝缘问题,掌握了特高压交流GIL的核心技术,为先进GIL输电装备自主研发提供了重要依据,为保障华东特高压交流环网可靠运行提供了有力技术支撑。

摘要：换流变压器套管作为直流输电系统中的重要设备,不仅要求其有优异的绝缘性能,能够承受一定的机械载荷,还要求其正常运行时的温度不能超过绝缘材料的最高允许工作温度。针对500 kV换流变阀侧套管,应用三维有限元分析软件COMSOL以及ANSYS CFX对套管的温度分布进行了电-磁-热-流耦合计算。分析了环境温度、变压器油温、环氧芯子的热导率以及护套的热导率对温度分布的影响。结果表明:套管的最高温度出现在导电管与环氧芯子的界面处;环境温度、变压器油温与环氧芯子的热导率将会不同程度的影响套管的温度分布;在进行套管的热设计时需要考虑不同材料之间传热参数的配合,以获得最大的散热效率。