一、THEORETICAL ANALYSIS OF CHARGE ACCUMULATION ON INSULATOR SURFACE UNDER IMPULSE VOLTAGE IN A GAS INSULATED SWITCHGEAR(论文文献综述)
王越[1](2021)在《SF6/N2混合气体间隙击穿与沿面闪络特性研究》文中研究表明SF6气体因其优良的绝缘灭弧性能被广泛应用于高电压技术。但是,该气体温室效应强、液化温度低限制了它的广泛使用,需要研究开发SF6替代气体或者混合气体,因此开展SF6/N2混合气体放电特性研究具有学术意义和实用价值。为了研究SF6/N2混合气体绝缘特性,设计了棒-板、棒-棒两种电极结构,搭建了SF6/N2混合气体间隙击穿与沿绝缘子表面闪络试验平台,基于该平台开展雷电冲击电压和工频电压下SF6/N2混合气体间隙击穿与沿面闪络试验研究,研究不同气体压强(0.4~0.7MPa)、不同混合比(SF6体积分数分别为0、20%、30%、50%、100%)SF6/N2混合气体放电特性;应用有限元软件模拟计算两种电极结构电场分布与绝缘子表面电场分布。绝缘子长期运行过程中存在温度梯度,使绝缘子老化加快、畸变绝缘子表面电场,存在着潜在的绝缘风险,本文综合考虑GIS母线电流产生的焦耳损耗和金属外壳感应产生的涡流损耗以及热传导、热对流和热辐射等多种传热方式,应用有限元仿真软件搭建多物理场耦合计算三维模型,计算得到绝缘子温度分布,研究分析不同压强、混合比、运行电流、环境温度对绝缘子温度分布的影响。研究结果表明:工频电压作用下,棒-板电极结构SF6/N2混合气体的击穿电压随气压增加呈非线性增长且具有明显的协同效应,30%SF6/70%N2混合气体协同效应最显着。负极性雷电冲击电压下棒-板、棒-棒电极结构,气体压强相同时,N2的击穿电压明显高于SF6/N2混合气体击穿电压,棒-板结构气压超过0.5MPa(包括0.5MPa)、棒-棒结构气压超过0.6MPa(包括0.6MPa)时将高于SF6气体的击穿电压,SF6/N2混合气体击穿电压为负协同效应;SF6气体体积分数为20%、30%、50%时,SF6/N2混合气体雷电冲击电压极性效应与SF6相同,与N2相反。30%SF6/70%N2混合气体中绝缘子凹面闪络电压小于凸面闪络电压;雷电冲击负极性闪络电压随气压的增大呈线性增长,气体压强0.5MPa时闪络电压是0.5MPa时SF6的闪络电压的93%,0.6MPa下闪络电压已经超过0.5MPa下SF6的闪络电压;工频下0.5MPa30%SF6的闪络电压是0.5MPa下SF6的闪络电压的89.5%,在0.7MPa下绝缘子沿面闪络电压超过0.5MPa时SF6的闪络电压。气压与混合比改变对外壳处温度无影响,对绝缘子接近导杆处温度影响较大;负荷电流影响导体与外壳发热功率,影响绝缘子温度分布;环境温度越高绝缘子温升越小。
梁瑞雪[2](2021)在《直流GIL内微米级金属粉尘的吸附动力学行为及诱导放电现象研究》文中指出直流气体绝缘输电线路(Gas Insulated Transmission Lines,GIL)凭借其载流量高、输送容量大、损耗小、可靠度高等优点,已成为解决大容量远距离跨江跨海电力输送工程的重要方案之一,但绝缘故障问题始终是影响其运行可靠性的重要因素之一。除了 mm级及以上级别的大尺寸金属微粒外,本文认为μm级及以下级别的金属粉尘也是诱发绝缘故障的关键因素之一,并对此进行了大量的实验探究和理论分析,取得了如下成果:搭建了微米级金属粉尘吸附运动观测平台,获得了金属粉尘在绝缘子凹侧、凸侧及垂直侧的吸附运动特性。大量实验表明,绝缘子附近金属粉尘的吸附特性与绝缘子结构无关,其吸附模式主要有三种:一为向绝缘子表面运动并沉积,呈典型斑状、带状分布的积聚式吸附行为,且积聚吸附均会呈现“极值现象”和“极性效应”两种特殊现象;二为沿地电极且远离绝缘子方向运动,并呈“均匀”分布的扩散式吸附行为;三为向高压电极运动并呈现“均匀”分布的扩散式吸附行为。待吸附过程结束,何种吸附模式占主要地位,与粉尘材质、粒径、电压类型、电压大小等因素密切相关。建立了粉尘粒子在多物理场中的受力分析模型,揭示了粉尘的吸附运动机理。研究认为,粉尘粒子初始受到的畸变电场力是粉尘积聚吸附和扩散吸附运动的驱动因素。绝缘子表面积聚电荷对带电粉尘粒子的库仑引力作用是积聚吸附的决定因素,同时,绝缘子表面电荷的积聚特性和极性效应导致了粉尘积聚式吸附的积聚特性和极性效应。畸变电场力和和带同种电荷粉尘粒子之间的斥力,不仅是扩散吸附的决定因素,也是扩散吸附的粉尘粒子呈现均匀分布的主要原因。最后,粉尘粒子和绝缘子表面之间的库仑引力作用和范德华力作用,则是粉尘粒子能够吸附停留在绝缘子表面的关键原因。研究了直流GIL腔体内粉尘运动行为诱发的放电现象,将其归为三类并初步探索了不同放电现象的内在机制。第一类为积聚吸附的粉尘引发的绝缘子沿面闪络现象,积聚吸附的粉尘在绝缘子表面形成了局部短路区域,缩短了高低压电极间的绝缘距离,使闪络更易发生。第二类为粉尘沙尘暴运动引发的气隙击穿现象,粉尘在电极间的剧烈碰撞运动造成电场急剧变化和严重畸变,粉尘粒子间极易产生局放并发展为气隙击穿。第三类为粉尘引发的爆炸现象,在快速加压等特殊条件下,粉尘堆内部出现微放电,粉尘粒子沉积大量能量,同时局部区域温度迅速升高,粉尘运动区域内应力过大,使得粉尘粒子向外飞溅,呈现宏观的爆炸现象。获得了线形绝缘纤维和金属粉尘单独存在及混合存在时的动力学特性及诱导放电现象。结果表明,线形绝缘纤维和线形金属微粒在电场中存在相似的运动行为,如站立、跳跃、滑动、飞萤等,而玻璃纤维则会出现特殊的“桥接”效应。纤维会依照其种类不同,对气隙击穿电压有一定的影响,但影响不大。而纤维和粉尘混合存在时,部分金属粉尘在电场作用下会和绝缘纤维发生交互吸附,附着在纤维上的粉尘如同一层金属外壳,使纤维呈现出与金属微粒相似的放电特性,并使气隙击穿电压降低25%~40%左右,对绝缘危害巨大。综上,直流GIL内微米级金属粉尘的吸附运动特性与传统的大尺寸金属颗粒有较大区别,粉尘运动行为诱导放电带来的危害巨大,本文的实验研究和理论分析,可为后续深入研究提供重要依据。
黄上师[3](2020)在《多断口压缩自灭弧结构熄弧及介质强度恢复研究》文中研究说明雷击仍然是架空线路跳闸的最主要因素之一,现有的“阻塞型”和“疏导型”雷击防护方法虽在一定程度上缓解了雷害,但还存在着许多不可控、不可靠和不安全等瓶颈问题。因此为了能够大幅降低线路雷击跳闸率,解决现有雷击防护瓶颈问题,衍生了“冲击疏导-工频阻塞”的新型雷击防护思想,其中“冲击疏导-气体灭弧-工频阻塞”方法显现出了独特的灭弧优势。本文主要基于“冲击疏导-气体灭弧-工频阻塞”雷击防护方法研究了多断口压缩自灭弧结构的熄弧及介质强度恢复特性。雷击时该结构能够优先击穿放电形成保护通道,避免绝缘子受电弧烧蚀。击穿放电后电弧沿着结构发展被分割成多段,每段电弧均受到结构压缩使空气介质形成喷射气流,喷射气流又反作用于电弧使其拉长,加速能量耗散最终达到自灭弧效果。本文从理论分析、仿真模拟、科学试验和实际应用几方面研究多断口压缩自灭弧结构中电弧发展、电弧熄灭以及熄弧后的介质强度恢复特性,具体工作如下:(1)明确了电弧发展中介质击穿、电弧燃烧和介质恢复三个阶段的分析方法。介质击穿阶段以热力学非平衡态分析,采用氮氧混合物替代空气,建立了双温度模型,并计算空气电弧等离子体组分。电弧燃烧和介质恢复阶段以局部热力学平衡态分析,计算了空气电弧等离子体物性参数和输运参数。通过电弧物理特性研究,确定了多断口压缩自灭弧结构熄弧方式主要是“强迫熄弧”。(2)通过研究电弧压缩运动状态和电弧压缩态形成来源,得到压缩效应有利于电弧去游离结论。研究了气流“横吹”和“纵吹”对电弧拉长并加速能量衰减的作用。(3)建立了适用于该结构的磁流体力学方程组,包括:质量、动量和能量守恒方程,麦克斯韦方程组、欧姆定律以及气体状态方程,提出适当简化利用边界层积分法进行求解。建立了适用于该结构击穿阶段的双流体模型。研究了多断口气流对电弧分段的影响,发现断口数量越多,电弧熄灭更容易。(4)提出以粒子游离、电弧长度以及电弧温度作为熄弧判据,研究了发生重击穿和电弧重燃现象的临界击穿判据。利用COMSOL Multiphysics软件对结构的熄弧和介质强度恢复特性进行仿真,采用了“先雷电后工频”和“先工频后雷电”两种能量输入方式,仿真对象上设置了小系统和多系统结构。仿真结论:1)2 ms左右结构能够使电弧基本熄灭;2)小系统的“先雷电后工频”仿真中,在雷电冲击后200μs施加工频电流将引起结构内部重击穿并出现电弧重燃,此时结构会再产生速度有所下降的喷射气流,而多系统不会出现该现象;3)多系统熄弧时间和介质强度恢复特性略优于小系统。(5)对基于该结构的10 k V和35 k V压缩自灭弧装置进行了雷电冲击放电、雷电冲击伏秒特性、工频耐受电压、大电流冲击耐受以及工频续流遮断试验。试验结论:1)10 k V、35 k V装置的U50%分别为112.4 k V、325.1k V;2)装置的伏秒特性曲线均低于被保护绝缘子的伏秒特性曲线;3)10 k V、35 k V装置分别耐受了1 min幅值为29.3 k V、91.5 k V的工频电压,未出现破坏性放电;4)耐受了2次间隔时间50 s~60 s的65 k A以上的冲击电流,未出现明显的损坏;5)10 k V、35 k V装置分别成功遮断了0.5 k A、1.3 k A左右的工频续流,遮断时间分别在2.5 ms、3.0 ms左右,满足了1/4个工频周期内遮断工频续流,在半周期内工频电压幅值和频率恢复正常的要求。(6)选取了广西、云南、四川和福建等雷击高发地区的10 k V、35 k V架空线路进行装置的实际应用,采用全线三相安装方式。应用效果:线路安装后统计年平均雷击跳闸次数比未安装前下降90%以上。安装后因建弧率下降,计算的年平均雷击跳闸次数为0.3次左右,验证了多断口压缩自灭弧结构对雷击防护的有效性。
许渊[4](2020)在《运行中GIS绝缘子表面金属颗粒诱发放电研究》文中研究说明气体绝缘开关设备GIS是电网的关键核心设备,用量巨大,仅国家电网公司系统GIS在运量已超过60000间隔,世界上电压等级最高的1000kV特高压工程也全部采用GIS,其运行可靠性对供电安全至关重要。然而,近十年来,GIS在运行中频繁发生绝缘子沿面异常放电故障,但放电诱因和放电机制尚不清楚,且无有效的检测预警方法,引起了运行单位对GIS设备可靠性的极大担忧,迫切需要开展深化研究。本文通过故障统计和调研分析发现,绝缘子表面附着金属颗粒可能是异常放电的主要诱因,颗粒长度为0.5mm-5.0mm,放电时运行电压不超过1.3 p.u.。而以往的研究,选用颗粒的长度多超过10mm,选用长度较小的颗粒时,外施电压在2.0 p.u.及以上,研究结论无法解释运行中GIS绝缘子沿面异常放电现象。本文采用小颗粒,在运行电压条件下开展GIS绝缘子表面金属颗粒诱发放电的系统性研究,主要研究工作和创新成果如下:(1)分析了局部放电脉冲电流法在灵敏度方面的不足,研究了提升灵敏度的措施。提出了一种分布式脉冲电流测量方法,可实现多支并联绝缘子每只绝缘子局部放电量的独立测量和相对比较,可测的最小局部放电量达0.02pC,较原方法灵敏度提高了 50倍以上,解决了小颗粒运行电压下局部放电信号小脉冲和少脉冲识别的难题。(2)研究了 GIS绝缘子多支并联逐支独立测量局部放电的试验方案,构建了基于分布式脉冲电流测量法的局部放电例行试验系统,在工厂开展了 62支盆式绝缘子和115支支柱绝缘子的局部放电出厂筛查实验。获得了表面状态完好绝缘子的局部放电量水平,放电量不超过0.1pC,表明运行中完好的绝缘子不会诱发沿面闪络。(3)选择典型GIS盆式绝缘子,0.5mm、2.0mm、5.0mm三种金属颗粒,附着在绝缘子表面靠地电极附近、表面中部、高压电极附近三个位置,针对这些组合情况开展了局部放电特性研究。揭示了小颗粒运行电压下局部放电呈现小脉冲和少脉冲的特征,颗粒越小,局部放电次数越少,脉冲幅值越低,长度为0.5mm时,最大放电量低至0.04pC,放电频次低至每小时3次。(4)针对GIS运动部件气室采用的盆式绝缘子,研究了开关操作时水平绝缘子凸面和竖直绝缘子凹面附着金属颗粒的运动特性,发现在冲击振动作用下,绝缘子表面附着的金属颗粒容易运动到绝缘子与GIS壳体间的缝隙中。采用磁铁吸引金属颗粒模拟了这种运动形式,开展了颗粒运动诱发沿面闪络研究,揭示了小颗粒运行电压下颗粒运动诱发沿面闪络的发生发展过程。发现颗粒运动前,静止在绝缘子表面时,其诱发的局部放电频次少,小于10次/秒,放电量低,小于0.3pC,颗粒运动过程中,局部放电频次和放电量没有明显变化,当颗粒运动至GIS壳体时,局部放电频次突然增加,超过1000次/秒,放电量突然增大,超过50pC,在数秒内引起沿面闪络,可见金属颗粒运动会诱发沿面闪络。(5)针对GIS母线气室采用的支柱绝缘子,选择0.5mm、2.0mm、5.0mm三种金属颗粒,附着在绝缘子表面靠地电极附近、表面中部、高压电极附近三个位置,针对这些组合情况,采用粉尘法研究了局部放电产生的电荷沉积特性和电荷沉积诱发的沿面闪络特性。首次观测到了小颗粒运行电压下,绝缘子表面的电荷沉积现象和电荷沉积诱发沿面闪络的发生发展过程。发现0.5mm和2.0mm颗粒没有引起电荷沉积,而5.0mm颗粒在绝缘子表面引起了显着的电荷沉积,电荷沉积向电极延伸的长度可达180mm,远超颗粒长度,说明金属颗粒只要达到一定长度,就会引起显着的电荷沉积;发现电荷沉积诱发沿面闪络过程中,局部放电量越大,电荷沉积向电极延伸的长度越长,诱发沿面闪络的可能性越大,可见金属颗粒局部放电产生电荷积累扩散会诱发沿面闪络。综上所述,金属颗粒附着在绝缘子表面,可以导致运行中绝缘子沿面闪络,颗粒长度越长,放电可能性越大,放电的机制可解释为,一种是金属颗粒运动引起的电场畸变诱发沿面闪络,一种是金属颗粒局部放电引起的电荷沉积诱发沿面闪络。
王安琪[5](2020)在《1100 kV GIS特快速暂态过电压研究》文中认为随着我国特高压的迅速发展,1100 kV气体绝缘封闭金属开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)的绝缘特性及其运行状态逐渐成为学者研究的重点。在针对1100 kV GIS绝缘性能的研究性试验过程中,盆式绝缘子击穿等现象的产生引起试验人员对特快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)的关注。本文在1100 kV GIS研究性试验现象和数据的基础上,针对1100 kV GIS试验回路开展特快速暂态过程的仿真研究。为了获得1100 kVGIS在实际运行中的状态,在试验回路仿真的基础上开展了1100 kV变电站电气主接线隔离开关合闸操作电弧重燃的仿真研究。论文研究主要内容包括:(1)研究特快速暂态过电压的基本理论和仿真计算方法。隔离开关操作是特快速暂态过电压产生的主要原因,因此通过隔离开关操作过程理论分析特快暂态过电压的产生机制,并对过电压波形的幅值、陡度和频率进行特征描述,分析总结特快速过电压在不同传播通道下可能产生的绝缘破坏等影响;另外,对特快速暂态过电压仿真计算中集中和分布参数元件的等效原理进行理论分析。(2)对1100 kVGIS试验过程中出现的现象进行整理,总结为三个部分:一是由内部暂态过电压引发的气隔绝缘子沿面放电,二是外部暂态过电压导致的试验变压器匝间绝缘击穿以及二次设备故障;三是由壳体暂态过电压导致的1100 kVGIS壳体暂态电位升高。在理论研究的基础上分别提出针对试验现象的仿真分析方案。(3)对1100 kV GIS试验回路进行特快速暂态过电压仿真分析,获得套管与GIS连接处气隔绝缘子耐压水平,传播至试验变压器入口的暂态过电压和经弱阻尼分压器传播至二次侧的过电压,据此解释内外部暂态过电压引发的试验现象,并根据暂态过电压产生的原因提出提高试验设备安装工艺以及增加试验变压器保护电阻节数的抑制方案。(4)在VFTO仿真结果基础上采用电源等效的方式开展试验回路的壳体暂态电位仿真计算,获取壳体暂态回路在试验电压激励下的电压响应,提出采用接地抑制的方式限制壳体暂态电位的抬升。比较三种接地线型和接地方式,确认最合理的接地方案为铜箔就近接地,并且采用铜编织线缠绕短接壳体法兰。(5)在试验回路等效模型建立和参数选择的基础上,开展特高压变电站电气一次主接线单次燃弧仿真分析,采用电阻描述隔离开关操作过程断口间隙的绝缘变化,过程包括起弧、燃弧和熄弧三个阶段。通过对变电站暂态仿真模型添加起弧和熄弧的控制模块,建立电气一次主接线重燃仿真模型,获得实际变电站条件下VFTO燃弧过程。仿真对比合闸电阻和铁氧体磁环抑制特快速暂态过电压的效果,结果验证了采用合闸电阻抑制VFTO的合理性。
王璁[6](2020)在《C4F7N及其混合气体的绝缘性能和局部放电分解特性及机制》文中认为以六氟化硫(SF6)为绝缘的电气设备具有占地面积小、可靠性高、维护量小等优点,被广泛应用于电力工业的各个领域。我国每年生产的SF6气体90%以上都应用在电力行业。然而,作为一种对大气环境具有较大危害的温室气体,SF6带来的环境问题也成为了电力工业亟需解决的问题。近年来,全世界对环境保护的要求越来越高,环保型气体绝缘电气设备也逐渐成为了电力行业的研究热点之一。而SF6替代气体的绝缘和运维策略则是研制环保型气体绝缘电气设备的关键问题。七氟异丁腈(C4F7N)及其混合气体被认为是极具替代SF6潜质的环保型绝缘介质。本文从C4F7N气体分子结构层面入手,采用量子化学计算、分子反应动力学以及试验研究的方式,围绕着C4F7N及其混合气体的绝缘性能和分解机制展开研究,重点开展了以下几方面工作:首先,从气体分子结构的本征特性出发,计算了 47种气体的22个分子描述符参数,采用多元线性回归方法建立了气体绝缘性能的定量构效关系(QSPR)模型和含双键或三键气体分子绝缘性能的QSPR改进模型,获得了影响气体绝缘性能的关键结构参数:分子表面静电势正值面积和负值面积。在此基础上,利用量子化学计算方法,获得了偶极矩电场作用时分子表面静电势正值面积和负值面积的变化规律,提出了一种计算绝缘气体相对介电强度的新方法。同时,基于混合气体分子间相互作用,研究了 C4F7N气体与CO2或N2混合后的相互作用因数、分子构型以及分子间结合能等指标,提出了一种考虑分子间协同作用关系的C4F7N混合气体配比方法。第二,为了获得C4F7N混合气体耐电强度的协同效应,利用稳态汤逊法(SST)测试了 C4F7N及其与N2、CO2混合气体的I-d关系,获得了 C4F7N混合气体电离系数α/N、吸附系数η/N和有效电离系数(α-η)/N随约化场强E/N的变化规律。结果表明,C4F7N混合气体临界耐电强度(E/N)lim随C4F7N含量增加而基本呈线性增大趋势,并根据试验结果提出了 C4F7N混合气体耐电强度的经验公式和相关系数。计算了 C4F7N/CO2和C4F7N/N2两种混合气体的协同效应指数C,发现C4F7N含量在一定范围内时,两种混合气体具有很强的绝缘正协同能力。提出了一种基于分子表面静电势面积As、分子表面静电势不平衡度v和协同效应指数C值的C4F7N混合气体耐电强度计算模型,并验证了其有效性。第三,在不同电压形式、不同气压和不同电场结构下开展了 C4F7N混合气体击穿特性试验研究,分析了影响C4F7N混合气体击穿电压的因素,提出了一组以电极表面粗糙度及试验气压为参数的C4F7N/CO2混合气体击穿场强经验公式。开展了 C4F7N/CO2混合气体的直流局部放电特性研究,结果表明,C4F7N/CO2混合气体抑制负极性直流局部放电的能力优于相同气压时SF6/N2混合气体,抑制正极性直流局部放电的能力与相同气压时SF6/N2混合气体相当。最后基于气体绝缘性能、GWP和液化温度等性能,提出了 C4F7N/C02混合气体应用方案。第四,采用量子化学和分子反应动力学的方法研究了 C4F7N/CO2混合气体分解的能量变化及动力学过程,分析了 C4F7N/CO2混合气体的主要分解路径,获得了不同反应温度、不同浓度和不同反应时长条件下C4F7N/CO2混合气体分解过程中各种自由基和产物含量的变化规律,揭示了 C4F7N在不同反应条件下的分解机理。采用模拟局部放电的方法,试验研究了电晕放电和悬浮放电条件下C4F7N/CO2混合气体分解产物的相对含量变化规律,提出了计算饱和碳氟类产物相对含量的“自我抑制性”模型和不饱和碳氟类产物相对含量的“竞争性”模型,并分析了不同放电形式及微水对气体分解产物形成过程的影响。提出了采用CF3CN/CF4和CF3CN/C3F8比值来判断悬浮放电和电晕放电的方法。采用QSPR计算模型和试验的方法分析了产物对气体绝缘的影响,同时给出了产物的理化特性和毒性。本文研究了 C4F7N及其混合气体的绝缘性能和分解特性,研究结果可为C4F7N及其混合气体的研究方法和工程应用提供一定理论参考及技术支撑。
李籽剑[7](2020)在《多管道结构压爆气流冲击熄弧机理研究》文中研究指明随着电力系统的不断扩张,输电线路的受雷概率也逐渐增大,雷击跳闸导致的停电停工严重影响了经济的发展与人民正常生活的稳定。传统防雷方法虽然已经取得了一定成效,但是仍然受到雷击强度、雷击类型、雷击方式等不可控因素的制约,在雷电冲击过电压下还是较容易引起闪络。后续工频电弧的持续燃烧不仅会造成线路跳闸还可能引发电气设备的永久性损坏,带来巨大经济损失。因此,现阶段亟待提出一种能够有效降低线路雷击跳闸率、断线率和事故率的新型防雷措施,以应对日益严重的雷害威胁。本文所研究的多管道灭弧装置具有多个电弧压缩管道,每个管道中部有引弧电极用来控制电弧路径,相邻管道构成灭弧室与气流喷口。装置采用了“冲击疏导,工频阻塞”的防雷理念,在雷电过电压下允许冲击闪络,但是不允许工频稳定建弧。在冲击电弧阶段,装置能够利用冲击能量触发膨胀压爆气流并作用于还未发展完全的工频电弧,有效地将工频电弧扼杀在极早“萌芽期”,避免线路雷击跳闸。本文通过理论建模、数值解析、仿真分析和一系列检测试验对多管道灭弧装置的冲击熄弧机理进行了深入研究。主要开展了如下工作并得出相应结论:(1)对电弧在多管道结构中的发展特性进行了研究。其中包括:对交流电弧基本物理特性进行了分析,找出了有利于电弧熄灭的条件。建立了单元管道电弧发展和传热模型,得出电弧被压缩后急剧温升并将热量传导给管道空气是产生压爆气流的原因。总结出过零熄弧和冲击熄弧是多管道结构的两种灭弧方式,其中冲击熄弧占主导地位。(2)结合电弧磁流体力学理论和欧拉高速气流场模型,建立了多管道结构中电弧耦合压爆气流的简化模型,并对该模型进行了近似求解。解析结果表明:温度的变化滞后于电弧电流的变化。冲击电弧过后电弧电流出现了短暂的回升,但在气流的持续作用下,电弧最终熄灭。管道中部是压爆气流的发展起点,在电弧发展极早期此处就可产生速度840m/s,压力0.9Mpa的高速、高压的气流。冲击分量衰减的同时,气流和压力也从管道中部逐渐向两端发展偏移。电弧熄灭后,两端出现了负向速度通量。(3)利用多物理场仿真软件对多管道结构的灭弧过程和灭弧室几何结构优化进行了研究。其中,灭弧仿真结果显示,温度的瞬时变化是产生压爆气流的关键因素。从速度、温度和电导率分布云图上看,灭弧室内空气被急剧加热后,气流速度峰值可达900m/s。高速压爆气流吹带电弧从灭弧室喷出形成电弧喷射现象,0.2ms左右电弧能量断口基本已形成,尔后电弧电导率急速下降,在0.31ms附近完全熄灭。灭弧室几何结构优化分析显示,灭弧室的宽度和深度可以影响电弧的散热;减小管道偏转角可以增大起弧难度;灭弧室数量的提升有利于降低整体结构的电流密度。多管道结构在灭弧过程完结后会吸入新的空气介质,这种回流特性使其能够有效防护多次回击。(4)通过试验测试了10k V多管道灭弧装置的主要性能。其中,放电电压试验和雷电冲击伏秒特性试验确定了多管道灭弧装置的雷电冲击50%放电电压和工频湿耐受电压,得到了装置的伏秒特性曲线,验证了装置在雷电过电压下能够保护绝缘子不发生闪络。大电流冲击试验验证了多管道灭弧装置能够切分冲击大电弧,压爆气流的触发具有快速性。工频续流遮断试验波形显示装置可以快速切断系统续流且不会重燃。冲击-工频联合灭弧试验表明,装置动作速度极快,在0.01ms时就能产生高速压爆气流。工频电弧被深度抑制,最终工频电流起弧峰值仅有1k A左右,电弧在0.35ms左右熄灭。通过500k V绝缘配合试验获得了组合使用时灭弧装置的最优绝缘配合比。(5)通过对安装多管道灭弧装置前后的建弧率和雷击跳闸率进行计算得出,装置能够将线路雷击跳闸率大幅降低近85%。实际运行情况表明,多管道灭弧装置取得了较好的防雷效果,部分雷害严重的线路雷击跳闸率在安装装置后趋零。
张强[8](2020)在《X射线激励下GIS中典型绝缘缺陷局部放电特性和机理研究》文中提出现有局部放电检测方法应用于现场GIS设备时,仍面临灵敏度不足、定位准确度不佳、难以有效识别非连续性局部放电信号等难题,特别是未来直流GIS局部放电检测,更难以准确区分直流电压下的长间隔放电脉冲和外界干扰信号。为解决以上工程问题,本文探索性地使用X射线对GIS高气压SF6环境中的绝缘缺陷进行激励,人为影响局部放电的发展,以提高缺陷检测的准确性和有效性。搭建了基于缺陷放电电流、光和特高频信号的高灵敏度局部放电小型试验平台和基于252 kV GIS的真型局部放电试验平台。小型试验平台实现了最陡上升沿约100 ps的高气压SF6放电电流的宽频带、高灵敏度测量;两平台均使用频带为0.3~1.5 GHz,灵敏度为-75 dBm的特高频检测系统;定制了基于放电时间序列的特高频高速FPGA实时采集装置,不间断记录能力不小于10万脉冲/秒。其次,定制了管电压/管电流为130 kV/0.5~1.0 mA的X射线源,产生X射线光子平均能量约65 keV,能量密度峰值约86 keV,基于此搭建了射线准直和防护屏蔽系统。首先,本文揭示了 X射线激励对高气压SF6气体中极不均匀场直流局部放电的影响规律,提出了光电子电离电荷畸变针尖头部空间电场的影响机理。试验研究中发现,针尖缺陷X射线激励下直流局放起始电压(XPDIV)比自发直流局放起始电压(PDIV)明显降低,且对正极性的降低程度大于负极性,如50μm曲率半径针尖降低了 28.6%/15.6%(正/负)。通过对X射线光电离过程的分析,提出了光电子电离电荷畸变针尖头部空间电场的影响机理,即X射线通过电离SF6气体提供光电子,一方面在放电起始过程中作为种子电子,产生初始电子崩和二次电子崩,在低于PDIV时引发流注放电,另一方面,光电子的电离电荷可改变针尖头部空间电荷电场,提高针尖头部的电场强度。对于正针尖,光电子中和了针尖头部附近部分正电荷,加强了正针尖头部电场;对于负针尖,电离出的电子被针尖驱散至弱场区,负针尖头部会累积更多空间正电荷,进一步加强了针尖表面电场。空间正电荷对负针尖头部电场的加强作用可能是导致X射线对负极性起始电压的降低程度小于正极性的重要原因。实验研究还表明,X射线使直流电压下的每秒放电次数大幅提高,如50 μm曲率半径针尖在PDIV电压下的放电次数提高了 17/166.7倍(正/负)。这是因为直流放电自发起始后,X射线通过提供光电子,促进电子崩和二次电子崩产生,直接参与流注发生和发展过程,提高放电次数;另一方面,与X射线激励下的起始过程类似,光电子电离电荷可以增强正、负极性针尖头部场强,进一步促进流注放电过程。其次,揭示了 X射线激励对SF6气-固界面绝缘缺陷直流局部放电的影响规律,提出了光电子电离电荷与沿面电荷共同畸变缺陷头部电场的影响机理。试验中发现,对于相同曲率半径(150μm)的气体中针尖缺陷和绝缘子沿面针尖缺陷,沿面针尖正极性PDIV低于针尖正极性PDIV,而负极性反之。这是由于沿面针尖头部气-固界面存在沿面负电荷,加强了正极性沿面针尖的头部电场,而削弱了负极性沿面针尖的头部电场。X射线激励下,沿面针尖缺陷直流XPDIV 比 PDIV降低约53.7%/57.4%(正/负),显着高于相同曲率半径针尖缺陷的降低程度(正36.1%/负17.2%)。研究分析表明,X射线不仅通过气体中光电子电离电荷影响气体侧放电起始过程,还可能通过直接光电离、光电子二次电离,从沿面介质表面电离出二次电子,进入气体充当种子电子或继续参与气体电离产生电离电荷,进一步促进气体中放电起始过程。X射线对沿面介质的电离作用还削弱了针尖头部的沿面电荷的影响,使X射线激励下沿面针尖缺陷和相同曲率针尖缺陷的每秒放电次数几乎相同。第三,揭示了 X射线激励对绝缘缺陷交流局部放电的影响规律。X射线激励下,针尖缺陷交流XPDIV 比 PDIV的降低程度随针尖曲率半径(50μm至200 μm)增大而变大(2.4%至20.6%)。这是由于曲率半径较小时,针尖负半周放电首先起始,放电残余的空间电荷在交变电场下往复运动,不断加强针尖表面电场,X射线激励作用有限;曲率半径较大时,负半周表面场强下降导致不能产生足够的空间电荷,X射线通过光电子电离电荷增加针尖头部的空间电荷数量,与外施交变电场共同作用,使交流局部放电在较低电压下起始。最后,发现了 X射线对长期交流电压作用后金属针尖类缺陷放电特性的影响规律,提出了放电特高频信号“间歇性”的机理及X射线的作用机制。试验中,观察到了特高频信号序列“间歇性”现象,如沿面针尖缺陷经历长时间(60 h)连续交流电压作用后,99%/97%的工频正/负半周内没有局部放电特高频信号。此时,放电电流序列中依然存在大量小脉冲,电荷量约0.001~0.01 pC。X射线激励下沿面针尖放电特高频信号总数提高了 6.27倍,有特高频信号的工频正、负半周个数提高130.5、1.6倍;X射线激励下沿面针尖缺陷小脉冲电荷量增加,提高约5~10倍/2~3倍(正/负半周),这类放电电流信号均有对应的特高频信号。基于电子扫描显微镜成像和元素能谱分析,发现长时间电压作用后针尖表面积累了大量放电产物,主要成分为氟-铝化合物。随试验时间增长,绝缘覆盖层逐渐覆盖针尖缺陷高场强区,使流注放电次数逐渐减小,放电电荷量降低;此时,绝缘层表面的微小凸起局部场强非常集中,引发电荷量极小的放电。X射线通过对无覆盖物针尖缺陷放电类似的作用机制,使尚未被覆盖但电场稍高的区域对应的局放起始电压降低,发生电荷量较大的流注放电过程。
王泽华[9](2019)在《高压气体绝缘设备环氧绝缘子界面电场调控及闪络特性研究》文中认为高压气体绝缘设备如气体绝缘输电管道(Gas insulated line,GIL)及组合电器(Gas insulated switchgear,GIS)是新能源规模化利用和增强电网抵抗自然灾害能力的关键装备。作为其重要部件的环氧树脂绝缘子却频发因气固界面电场分布不均匀造成的沿面闪络故障,成为限制设备性能提升的技术瓶颈之一。研究气固界面电场调控与优化方法,对促进电力设备的可靠性提升和小型化发展具有重要意义。本文提出了表层功能梯度材料(Surface functionally graded materials,SFGM)的概念并将其应用于绝缘子表面改性,通过理论分析、仿真计算和实验测试等手段,对交流气体绝缘设备中SFGM绝缘子的电场调控机理及电场均化效果进行了研究,以期对高压气体绝缘设备的设计、制造和运维提供理论基础与实验支撑。本文的主要工作如下:(1)依据经典电磁场理论推演了圆台式传统绝缘子、C-均匀绝缘子和C-SFGM绝缘子的沿面电场分布。发现在理想条件下,传统绝缘子的沿面切向电场强度正比于r-2(r为绝缘子径向坐标),整体电场强度呈极不均匀分布;C-均匀绝缘子的沿面电场强度正比于r-1,电场分布不均匀度得到降低;而C-SFGM绝缘子的沿面电场可通过介电梯度设计实现均匀分布。(2)仿真研究了将FGM和SFGM两种策略应用于220 kV盆式绝缘子的电场调控效果。发现与传统绝缘子相比,优化后的FGM盆式绝缘子的凹面最大电场强度下降了约37%,泄露电流增加了4.3倍;优化后的SFGM盆式绝缘子的凹凸面的最大电场强度均下降了30%-34%不等,泄露电流增加了约30%;在具备相同的电场调控效果时,SFGM绝缘子比FGM绝缘子具有更小的泄露电流值,因而具备更广阔的的应用前景。(3)利用磁控溅射BaTiO3薄膜的方法在绝缘子表面构建了高介电常数层,测试了BaTiO3溅射层的微观结构及介电特性。发现BaTiO3溅射层的厚度随溅射时间呈指数关系增长;BaTiO3溅射层在室温下的工频相对介电常数测量值约为1600,介电弛豫现象导致其相对介电常数随频率增加而下降,在频率高于104 Hz时BaTiO3的相对介电常数低于30。(4)制备了传统绝缘子、C-均匀绝缘子、离散型C-SFGM绝缘子和连续型C-SFGM绝缘子,并通过电场仿真和闪络实验对比研究了不同绝缘子的沿面电场分布和耐电性能。发现与传统绝缘子相比,C-均匀、离散型C-SFGM和连续型C-SFGM绝缘子均不同程度的实现了绝缘子沿面电场分布均匀度的提升;其中,C-均匀绝缘子的电场调控效果具有“饱和效应”,而离散型C-SFGM绝缘子可以突破C-均匀绝缘子的“饱和效应”进一步降低绝缘子的最大电场强度,且沿面闪络电压可提升20%左右;优化后的连续型C-SFGM绝缘子可以避免离散型C-SFGM绝缘子由于梯度跳变而引起的电场畸变,在各类绝缘子中具有最优的电场调控能力和沿面耐电性能。
张崇兴,任明,周洁睿,董明,阙波[10](2019)在《振荡操作冲击电压下绝缘子气隙缺陷局部放电特性研究》文中进行了进一步梳理通过搭建操作冲击电压下局部放电现场检测回路,试验探索振荡操作冲击电压下绝缘子气隙缺陷局部放电行为和产生机制,并对振荡操作冲击下局部放电脉冲序列特性进行建模与仿真研究。试验结果表明,振荡操作冲击电压下的局部放电脉冲随外施电压的上升呈现阶段性特征;放电起始和熄灭场强均随着气隙半径的增加而减小;相同半径的气隙在振荡冲击电压下的放电起始场强较工频交流电压下更大;操作冲击下的放电脉冲数和放电量随着外施峰值场强的提高呈现急剧上升趋势。此外,建立考虑电荷记忆效应和蒙特卡洛随机过程的局部放电模型,并通过仿真较好地解释和描述了首次放电时延结果及脉冲统计分布的试验结果。
二、THEORETICAL ANALYSIS OF CHARGE ACCUMULATION ON INSULATOR SURFACE UNDER IMPULSE VOLTAGE IN A GAS INSULATED SWITCHGEAR(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、THEORETICAL ANALYSIS OF CHARGE ACCUMULATION ON INSULATOR SURFACE UNDER IMPULSE VOLTAGE IN A GAS INSULATED SWITCHGEAR(论文提纲范文)
(1)SF6/N2混合气体间隙击穿与沿面闪络特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 SF_6混合气体击穿特性研究现状 |
1.2.2 SF_6混合气体沿面闪络特性研究现状 |
1.2.3 多物理场耦合研究现状 |
1.3 主要工作 |
第2章 SF_6/N_2混合气体间隙击穿与沿面闪络实验平台搭建 |
2.1 间隙击穿试验装置与电场计算 |
2.1.1 试验电极与试验罐体 |
2.1.2 间隙电场仿真计算 |
2.2 沿面闪络试验装置与电场计算 |
2.2.1 绝缘子试品与实验罐体 |
2.2.2 绝缘子沿面电场仿真计算 |
2.3 试验系统设计 |
2.3.1 试验电源 |
2.3.2 试验回路设计 |
2.4 试验方法与试验步骤设计 |
2.4.1 混合气体制备 |
2.4.2 试验步骤 |
2.5 本章小结 |
第3章 SF_6/N_2混合气体间隙击穿特性研究 |
3.1 气压对间隙击穿特性影响研究 |
3.1.1 负极雷电冲击电压下气压对间隙击穿的影响 |
3.1.2 工频电压下气压对间隙击穿的影响 |
3.2 混合比对间隙击穿特性影响研究 |
3.2.1 工频电压下混合气体协同效应研究 |
3.2.2 负极性雷电冲击电压下混合气体负协同效应研究 |
3.3 雷电冲击电压极性对混合气体击穿特性的影响 |
3.4 电极结构对间隙击穿特性影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 SF_6/N_2混合气体沿面闪络特性研究 |
4.1 绝缘子沿面闪络痕迹分析 |
4.2 SF_6/N_2混合气体沿面闪络分散性分析 |
4.3 雷电冲击电压下绝缘子沿面闪络特性分析 |
4.3.1 负雷电冲击电压下气压对闪络电压的影响 |
4.3.2 雷电冲击电压极性对闪络电压的影响 |
4.4 工频电压下绝缘子沿面闪络特性分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 SF_6/N_2混合气体绝缘子温度分布计算与分布规律分析 |
5.1 多物理场数学模型建立 |
5.1.1 热传递分析及建模 |
5.1.2 温度场模型建立 |
5.1.3 功率计算与材料参数 |
5.2 气压对绝缘子温度分布的影响 |
5.3 混合比对绝缘子温度分布的影响 |
5.4 运行电流对绝缘子温度分布的影响 |
5.5 环境温度对绝缘子温度分布的影响 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论 |
在学研究成果 |
参考文献 |
致谢 |
(2)直流GIL内微米级金属粉尘的吸附动力学行为及诱导放电现象研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 直流GIL中的绝缘问题 |
1.1.2 直流GIL中金属粉尘污染现状 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 金属粉尘的运动特性 |
1.2.2 金属粉尘引发的典型故障 |
1.3 目前研究存在的问题 |
1.4 本文主要研究工作 |
第2章 直流GIL盆式绝缘子附近金属粉尘的吸附动力学特性 |
2.1 半封闭式同轴圆柱实验平台及实验设计 |
2.1.1 实验平台 |
2.1.2 实验方法及条件 |
2.2 金属粉尘在绝缘子凹侧的吸附行为 |
2.2.1 金属粉尘的积聚吸附规律 |
2.2.2 金属粉尘的扩散吸附规律 |
2.2.3 粉尘积聚式吸附的特殊现象 |
2.3 金属粉尘在绝缘子凸侧的吸附行为 |
2.4 金属粉尘在绝缘子垂直侧的吸附行为 |
2.5 远离绝缘子处金属粉尘的吸附行为 |
2.6 本章小结 |
第3章直流GIL盆式绝缘子附近金属粉尘的吸附机理 |
3.1 金属粉尘的多物理场受力分析模型 |
3.1.1 金属粉尘的荷电机理 |
3.1.2 粉尘在多物理场中的受力分析 |
3.2 金属粉尘在多物理场中的吸附机理 |
3.2.1 金属粉尘吸附行为的驱动因素 |
3.2.2 金属粉尘吸附行为的决定因素 |
3.3 基于金属粉尘吸附机理的吸附特性分析 |
3.3.1 粉尘积聚式和扩散式吸附的一般特性分析 |
3.3.2 粉尘积聚式吸附的特殊现象分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 直流GIL内金属粉尘诱发放电现象 |
4.1 粉尘积聚式吸附引发的绝缘子沿面闪络 |
4.1.1 粉尘粒径对绝缘沿面闪络的影响 |
4.1.2 粉尘引发绝缘沿面闪络的机理分析 |
4.2 粉尘剧烈运动引发的气隙击穿 |
4.2.1 平行电极板实验平台设计 |
4.2.2 粉尘的吸附动力学行为 |
4.2.3 粉尘沙尘暴运动引发的气隙击穿 |
4.3 粉尘能量累积引发的爆炸 |
4.3.1 粉尘未启举时的爆炸 |
4.3.2 粉尘剧烈运动过程中的爆炸 |
4.3.3 粉尘的物理爆炸特性分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 粉尘和纤维交互吸附诱发的放电现象 |
5.1 实验平台及实验设计 |
5.2 线形绝缘纤维运动特性 |
5.2.1 线形金属微粒的运动特性 |
5.2.2 线形绝缘纤维的运动特性 |
5.3 线形绝缘纤维诱导气隙击穿现象 |
5.3.1 线形金属微粒诱导气隙击穿 |
5.3.2 线形纤维跳动过程诱导击穿 |
5.3.3 线形纤维桥接效应诱导击穿 |
5.4 粉尘和纤维交互吸附诱发的放电现象 |
5.4.1 纤维和粉尘交互吸附下的气隙击穿 |
5.4.2 纤维和粉尘交互吸附诱导气隙击穿机理 |
5.4.3 纤维和粉尘交互吸附下的爆炸现象 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(3)多断口压缩自灭弧结构熄弧及介质强度恢复研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外线路防雷研究现状 |
1.2.1 现有雷击防护研究 |
1.2.2 “疏导-阻塞混合型”方法 |
1.3 主要研究内容 |
第二章 放电通道电弧发展及物理特性 |
2.1 电弧理论研究 |
2.2 电弧热力学平衡 |
2.3 空气非平衡态电弧等离子体特性 |
2.3.1 空气非平衡态电弧等离子体微粒碰撞 |
2.3.2 空气电弧组分基本方程 |
2.3.3 空气电弧等离子体双温度模型 |
2.3.4 空气电弧等离子体配分函数 |
2.3.5 空气电弧等离子体组分的求取 |
2.4 空气电弧等离子体物性参数 |
2.4.1 热力学参数 |
2.4.2 输运参数 |
2.5 电弧等离子体物理特性 |
2.5.1 电弧温度 |
2.5.2 电弧直径 |
2.5.3 电弧能量 |
2.5.4 交流电弧伏安特性 |
2.6 本章小结 |
第三章 压缩多断口气流与电弧运动特性 |
3.1 电弧压缩运动特性分析 |
3.1.1 压缩电弧通道模型 |
3.1.2 电弧压缩态形成机理研究 |
3.2 多断口压缩气流场 |
3.2.1 电弧与气流对流换热 |
3.2.2 对流换热受气流形态的影响 |
3.3 气流场与电弧耦合运动特性 |
3.3.1 磁流体力学方程组基本形式 |
3.3.2 边界层积分方法求解 |
3.3.3 介质击穿阶段的双流体模型 |
3.3.4 多断口气流对电弧分段的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 放电通道熄弧和介质强度恢复特性及仿真 |
4.1 放电通道的熄弧原理 |
4.1.1 粒子游离判据 |
4.1.2 电弧长度判据 |
4.1.3 电弧温度判据 |
4.2 介质强度恢复特性 |
4.2.1 介质强度恢复中电场 |
4.2.2 介质强度恢复中的临界击穿判据 |
4.3 熄弧与介质强度恢复仿真 |
4.3.1 仿真软件使用 |
4.3.2 建模和参数设置 |
4.3.3 仿真结果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 试验研究及实际应用 |
5.1 试验研究 |
5.1.1 雷电冲击放电电压试验 |
5.1.2 雷电冲击伏秒特性试验 |
5.1.3 工频耐受电压试验 |
5.1.4 大电流冲击耐受试验 |
5.1.5 工频续流遮断试验 |
5.2 实际应用情况 |
5.2.1 现场运行安装分析 |
5.2.2 安装CSAE后的雷击跳闸次数计算 |
5.2.3 安装CSAE后的雷击跳闸次数计算算例 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.1.1 理论研究 |
6.1.2 仿真模拟 |
6.1.3 科学试验 |
6.1.4 实际应用 |
6.1.5 主要创新点 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
学术论文与学位论文章节对应表 |
(4)运行中GIS绝缘子表面金属颗粒诱发放电研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 运行中GIS绝缘子沿面闪络故障统计 |
1.1.2 运行中GIS绝缘子沿面闪络诱因分析 |
1.1.3 研究意义 |
1.2 研究现状和待解决的问题 |
1.2.1 GIS局部放电测量方法研究现状 |
1.2.2 GIS绝缘子表面附着金属颗粒时的放电特性研究现状 |
1.2.3 GIS绝缘子表面金属颗粒运动诱发放电研究现状 |
1.2.4 GIS绝缘子表面电荷沉积诱发放电研究现状 |
1.2.5 待解决的问题 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 高灵敏脉冲电流局部放电测量方法研究 |
2.1 脉冲电流测量法的不足 |
2.2 脉冲电流测量法灵敏度提升 |
2.3 高灵敏脉冲电流法验证 |
2.4 本章小结 |
第3章 GIS绝缘子表面完好状态下的局部放电特性 |
3.1 盆式绝缘子的局部放电特性 |
3.1.1 实验装置 |
3.1.2 局部放电特性实验结果 |
3.2 支柱绝缘子的局部放电特性 |
3.2.1 实验装置 |
3.2.2 局部放电特性实验结果 |
3.3 本章小结 |
第4章 GIS绝缘子表面附着金属颗粒状态下的局部放电特性 |
4.1 实验装置与方法 |
4.2 不同长度金属颗粒诱发的局部放电特性 |
4.3 不同位置金属颗粒诱发的局部放电特性 |
4.4 本章小结 |
第5章 GIS绝缘子表面金属颗粒运动诱发的沿面闪络 |
5.1 金属颗粒运动特性研究 |
5.2 金属颗粒运动诱发沿面闪络实验 |
5.3 金属颗粒运动诱发沿面闪络的机制 |
5.4 本章小结 |
第6章 GIS绝缘子表面局部放电电荷沉积诱发的沿面闪络 |
6.1 电荷沉积诱发沿面闪络实验 |
6.1.1 实验方法 |
6.1.2 实验结果 |
6.2 沿面闪络前的局部放电特性和电荷沉积特性 |
6.2.1 沿面闪络前的局部放电特性 |
6.2.2 绝缘子沿面闪络前的电荷沉积特性 |
6.2.3 局部放电与表面电荷沉积的关联关系 |
6.3 电荷沉积诱发沿面闪络的机制 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(5)1100 kV GIS特快速暂态过电压研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 VETO研究方式 |
1.2.2 VFTO研究进程 |
1.3 本文研究的内容 |
第二章 VFTO基本理论和仿真计算方法 |
2.1 VETO基本理论 |
2.1.1 VFTO产生机制 |
2.1.2 VETO波形特征 |
2.1.3 VETO传播机制 |
2.2 VFTO仿真计算方法 |
2.2.1 分布参数传输线模型 |
2.2.2 集中参数模型 |
2.3 本章小结 |
第三章 VFTO的实验室产生 |
3.1 试验现象暂态分析 |
3.1.1 气隔绝缘子 |
3.1.2 GIS壳体 |
3.1.3 试验变压器 |
3.1.4 二次侧设备 |
3.2 试验回路布置 |
3.3 试验电压设置 |
3.4 本章小结 |
第四章 1100 kV GIS试验回路特快速暂态过程仿真分析 |
4.1 1100 kV GIS试验回路仿真建模 |
4.1.1 1100 kV GIS试验回路组成分析 |
4.1.2 1100 kV GIS试验回路模型等效 |
4.1.3 1100 kV GIS试验回路等效参数 |
4.1.4 1100 kV GIS隔离开关燃弧模型 |
4.2 1100 kV GIS试验回路VFTO仿真结果分析 |
4.3 1100 kV GIS试验回路TEV仿真研究分析 |
4.3.1 1100 kV GIS试验回路TEV产生原理 |
4.3.2 1100 kV GIS试验回路TEV模型建立 |
4.3.3 1100 kV GIS试验回路TEV仿真结果分析 |
4.3.4 1100 kV GIS试验回路TEV接地抑制 |
4.4 本章小结 |
第五章 1100 kV GIS变电站特快速暂态过程仿真 |
5.1 1100 kV GIS变电站电气主接线 |
5.2 1100 kV GIS变电站单次燃弧建模 |
5.2.1 燃弧电阻 |
5.2.2 回路等效 |
5.3 1100 kV GIS变电站重燃建模 |
5.3.1 临界击穿电压 |
5.3.2 熄弧判据 |
5.4 仿真结果分析 |
5.5 VFTO抑制方案的研究 |
5.5.1 合闸电阻 |
5.5.2 铁氧体磁环 |
5.6 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(6)C4F7N及其混合气体的绝缘性能和局部放电分解特性及机制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 C_4F_7N气体的研究现状 |
1.2.1 C_4F_7N气体的理化特性 |
1.2.2 C_4F_7N及其混合气体的绝缘性能 |
1.2.3 C_4F_7N及其混合气体的分解特性和相容性 |
1.2.4 绝缘气体的研究方法 |
1.3 本文的主要工作内容 |
第2章 C_4F_7N绝缘构效关系及缓冲气体选择原则 |
2.1 绝缘气体的QSPR模型 |
2.1.1 QSPR模型的建模流程 |
2.1.2 气体绝缘性能的分子描述符 |
2.1.3 分子描述符的筛选 |
2.1.4 QSPR的建模方法与验证 |
2.1.5 气体绝缘性能的QSPR模型 |
2.2 电场中C_4F_7N气体分子描述符的变化 |
2.2.1 弱电场中C_4F_7N分子描述符的特性 |
2.2.2 强电场中C_4F_7N分子描述符的特性 |
2.3 缓冲气体的选择原则 |
2.3.1 C_4F_7N混合气体的相互作用因数 |
2.3.2 C_4F_7N混合气体的结合能 |
2.4 本章小结 |
第3章 C_4F_7N及其混合气体的微观放电参数 |
3.1 气体中带电粒子的传导过程 |
3.1.1 电子崩阶段的放电理论 |
3.1.2 研究方法 |
3.2 气体放电参数的SST法测试平台 |
3.2.1 SST实验平台 |
3.2.2 实验平台的有效性验证 |
3.3 C_4F_7N及其混合气体放电参数 |
3.3.1 C_4F_7N/N_2的放电参数 |
3.3.2 C_4F_7N/CO_2的放电参数 |
3.3.3 C_4F_7N混合气体放电参数的分析 |
3.4 C_4F_7N混合气体耐电强度的协同效应 |
3.5 本章小结 |
第4章 C_4F_7N及其混合气体的击穿及局部放电特性 |
4.1 试验平台和试验方法 |
4.1.1 试验平台 |
4.1.2 试验方法 |
4.1.3 数据处理方法 |
4.2 气体的击穿特性 |
4.2.1 C_4F_7N/CO_2混合气体的击穿特性 |
4.2.2 C_4F_7N/N_2混合气体的击穿特性 |
4.3 气体击穿电压的影响因素 |
4.3.1 电压极性 |
4.3.2 电场均匀程度 |
4.3.3 电极粗糙度 |
4.3.4 气体温度 |
4.4 气体的直流局部放电起始电压 |
4.4.1 试验方法 |
4.4.2 气压的影响 |
4.4.3 电压极性的影响 |
4.4.4 电场不均匀度的影响 |
4.5 C_4F_7N混合气体的应用方案 |
4.6 本章小结 |
第5章 局部放电下C_4F_7N/CO_2的分解特性及机制 |
5.1 气体分解的理论分析 |
5.1.1 C_4F_7N分解路径分析 |
5.1.2 C_4F_7N分解的动力学过程 |
5.2 局部放电分解特性 |
5.2.1 试验平台及检测方法 |
5.2.2 电晕放电下气体分解特性 |
5.2.3 悬浮放电下气体分解特性 |
5.2.4 基于产物比值法的局部放电类型诊断 |
5.2.5 微水对分解过程的影响 |
5.3 分解产物的性能分析 |
5.3.1 基于QSPR的绝缘性能分析 |
5.3.2 绝缘性能测试结果 |
5.3.3 分解产物的理化特性 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 后续研究工作展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(7)多管道结构压爆气流冲击熄弧机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外输电线路防雷现状 |
1.2.1 “阻塞型”防雷措施 |
1.2.2 “疏导型”防雷措施 |
1.2.3 “组合型”防雷措施 |
1.3 本文的研究内容 |
第二章 电弧在多管道结构中的发展特性分析 |
2.1 交流电弧特性分析 |
2.1.1 交流电弧伏安特性 |
2.1.2 交流电弧的温度 |
2.1.3 交流电弧的直径 |
2.1.4 交流电弧弧柱电位梯度 |
2.1.5 交流电弧的熄灭与重燃 |
2.1.6 交流电弧的近阴极效应 |
2.2 电弧发展的弧柱通道模型 |
2.3 压爆气流触发模型 |
2.3.1 弧柱压缩模型 |
2.3.2 “电弧喷射”与“压缩抽吸” |
2.3.3 压爆气流的形成 |
2.4 多管道结构熄弧方式分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 压爆气流耦合电弧发展过程分析与求解 |
3.1 MHD理论与可压缩电弧磁流体模型 |
3.1.1 MHD磁流体力学理论 |
3.1.2 可压缩电弧磁流体模型 |
3.2 高速气流场动态模型 |
3.3 气流-电弧耦合发展过程分析、建模与求解 |
3.3.1 压爆气流多点截断电弧机理分析 |
3.3.2 气流纵吹电弧数学模型 |
3.3.3 纵吹气流耦合电弧求解 |
3.4 本章小结 |
第四章 多管道结构熄弧仿真与优化分析 |
4.1 COMSOL Multiphysics有限元仿真软件介绍 |
4.2 基于MHD理论的气流熄弧控制方程组 |
4.3 仿真几何建模及参数设置 |
4.4 仿真结果分析 |
4.5 多管道结构优化 |
4.5.1 仿真设置 |
4.5.2 压爆气流发展过程分析 |
4.5.3 灭弧室结构对灭弧效果的影响分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 多管道灭弧装置试验研究 |
5.1 10kV多管道灭弧装置基本技术参数设计 |
5.2 放电电压试验 |
5.2.1 雷电冲击50%放电电压试验 |
5.2.2 工频耐受电压试验 |
5.3 雷电冲击伏秒特性试验 |
5.3.1 试验步骤 |
5.3.2 试验结果与分析 |
5.4 工频续流遮断试验 |
5.4.1 试验回路 |
5.4.2 试验步骤与结果分析 |
5.5 冲击-工频联合灭弧试验 |
5.5.1 试验回路 |
5.5.2 试验步骤 |
5.5.3 试验结果分析 |
5.6 机械性能试验 |
5.6.1 试验要求 |
5.6.2 试验步骤 |
5.6.3 试验结果 |
5.7 500kV绝缘配合试验 |
5.7.1 试验回路与设备 |
5.7.2 试验步骤 |
5.7.3 试验结果分析 |
5.8 本章小结 |
第六章 多管道灭弧装置的应用研究 |
6.1 压爆气流灭弧扰动下的建弧率和雷击跳闸率分析与计算 |
6.1.1 压爆气流灭弧扰动下的建弧率 |
6.1.2 压爆气流灭弧扰动下跳闸率计算分析 |
6.2 挂网运行案例分析 |
6.2.1 10kV线路运行案例分析 |
6.2.2 其他运行案例分析 |
6.2.3 多管道灭弧装置的优势与不足 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(8)X射线激励下GIS中典型绝缘缺陷局部放电特性和机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 X射线激励对固体绝缘气隙放电影响的研究 |
1.2.2 X射线激励对油纸绝缘系统放电影响的研究 |
1.2.3 X射线激励下局部放电检测的应用研究 |
1.2.4 现有X射线激励下局部放电研究存在的问题 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 X射线激励下GIS中缺陷局部放电试验平台 |
2.1 高灵敏度局部放电小型实验平台 |
2.1.1 超宽带SF6中放电电流测量原理及装置设计 |
2.1.2 放电电流测量装置性能标定 |
2.1.3 放电光学测量系统及平台腔体设计 |
2.1.4 特高频测量及高速实时采集装置 |
2.2 真型GIS局部放电实验平台 |
2.3 GIS典型绝缘缺陷模型设计 |
2.3.1 金属针尖抛光及头部曲率半径控制方法 |
2.3.2 真型GIS局部放电试验平台缺陷设计 |
2.3.3 高灵敏度局部放电小型试验平台缺陷设计 |
2.4 X射线激励源及防护装置 |
2.5 试验平台及试验方法 |
2.5.1 试验平台 |
2.5.2 试验方法 |
2.5.3 检测系统灵敏度校核及局部放电起始电压(PDIV)确定方法 |
2.6 本章小结 |
第3章 X射线激励下GIS中绝缘缺陷局部放电的机理 |
3.1 引言 |
3.2 X射线激励下针尖缺陷局部放电特性 |
3.2.1 针尖缺陷模型参数及试验流程 |
3.2.2 X射线激励下针尖缺陷直流局部放电特性 |
3.2.3 X射线激励下针尖缺陷交流局部放电特性 |
3.2.4 X射线激励下针尖缺陷交/直流局部放电特征小结 |
3.3 X射线激励下不同曲率针尖缺陷局部放电特性 |
3.3.1 多曲率针尖缺陷模型试品参数及试验流程 |
3.3.2 X射线激励下多曲率针尖缺陷直流局部放电特性 |
3.3.3 X射线激励下多曲率针尖缺陷交流局部放电特性 |
3.3.4 X射线激励下多曲率针尖缺陷交/直流放电的特性对比分析 |
3.3.5 针尖缺陷交/直流放电自发起始过程差异分析 |
3.3.6 X射线激励下针尖缺陷交/直流放电差异对比分析 |
3.4 X射线与SF6气体的相互作用 |
3.4.1 X射线的产生及与物质的相互作用过程 |
3.4.2 X射线电离SF6气体的量化分析 |
3.5 X射线激励下SF6中绝缘缺陷放电的机理 |
3.5.1 X射线激励下不同极性针尖缺陷直流放电特性的物理机制 |
3.5.2 X射线激励下不同曲率半径针尖直流放电的面积效应和机制 |
3.5.3 X射线激励下针尖缺陷交流放电的机制 |
3.6 本章小结 |
第4章 X射线激励下GIS典型绝缘缺陷局部放电特性 |
4.1 引言 |
4.2 X射线激励下绝缘子沿面针尖局部放电特性及机理 |
4.2.1 绝缘子沿面针尖缺陷模型参数及试验流程 |
4.2.2 X射线激励下绝缘子沿面针尖缺陷直流局部放电特性 |
4.2.3 X射线激励下绝缘子沿面针尖缺陷交流局部放电特性 |
4.2.4 X射线激励下绝缘子沿面针尖缺陷放电的机理 |
4.2.5 X射线激励下绝缘子沿面针尖缺陷放电特性及机理小结 |
4.3 X射线激励下悬浮针尖缺陷局部放电特性 |
4.3.1 悬浮针尖缺陷模型参数及试验流程 |
4.3.2 X射线激励下悬浮针尖缺陷直流局部放电特性 |
4.3.3 X射线激励下悬浮针尖缺陷交流局部放电特性 |
4.3.4 X射线激励下悬浮针尖缺陷放电特性小结 |
4.4 X射线激励下绝缘子沿面悬浮针尖缺陷局部放电特性 |
4.4.1 绝缘子沿面悬浮针尖缺陷模型参数及试验流程 |
4.4.2 X射线激励下绝缘子沿面悬浮针尖缺陷直流局部放电特性 |
4.4.3 X射线激励下绝缘子沿面悬浮针尖缺陷交流局部放电特性 |
4.4.4 X射线激励下绝缘子沿面悬浮针尖缺陷放电特性小结 |
4.5 X射线激励下悬浮及沿面悬浮针尖缺陷放电的机理 |
4.5.1 交/直流电场下悬浮体两端电场分布差异 |
4.5.2 悬浮及沿面悬浮针尖缺陷直流自发起始放电过程 |
4.5.3 X射线激励下悬浮及沿面悬浮针尖缺陷直流放电的机理 |
4.5.4 X射线激励下悬浮及沿面悬浮针尖缺陷交/直流放电机理差异 |
4.6 X射线剂量对典型绝缘缺陷直流放电特性的影响 |
4.6.1 试验方法和试验流程 |
4.6.2 X射线剂量对典型绝缘缺陷直流起始放电电压的影响 |
4.6.3 X射线剂量对典型绝缘缺陷较高电压下放电特性的影响 |
4.6.4 不同剂量下典型绝缘缺陷放电特性及与交流放电现象的对应分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 X射线激励下缺陷长时间放电特性及机理 |
5.1 引言 |
5.2 X射线激励下绝缘子沿面针尖缺陷长期交流放电特征 |
5.2.1 绝缘子沿面针尖缺陷长期交流自发放电特征参数演化特性 |
5.2.2 X射线激励下绝缘子沿面针尖缺陷放电特征的变化 |
5.3 X射线激励下针尖缺陷长期交流放电特征 |
5.3.1 针尖缺陷长期交流自发放电特征参数演化特性 |
5.3.2 X射线激励下针尖缺陷放电特征的变化 |
5.4 长期电压作用后缺陷表面状态及成因分析 |
5.4.1 长期电压作用后缺陷表面状态 |
5.4.2 加速生成后缺陷的表面状态及元素分析 |
5.4.3 产物生成物理过程分析 |
5.5 X射线激励对缺陷表面绝缘物覆盖后放电的作用机理 |
5.5.1 马尔特(Malter)效应及长期电压作用后缺陷放电的机制 |
5.5.2 X射线激励对长期电压作用后缺陷放电的影响机制 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(9)高压气体绝缘设备环氧绝缘子界面电场调控及闪络特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 高压气体绝缘设备发展现状 |
1.1.1 高压气体绝缘设备的研究背景 |
1.1.2 高压气体绝缘设备应用面临的问题 |
1.2 绝缘子电场调控方法及研究现状 |
1.2.1 电极-绝缘结构优化 |
1.2.2 功能梯度材料(FGM) |
1.3 本文的主要工作 |
第2章 SFGM绝缘子电场调控及优化原理 |
2.1 SFGM绝缘子概念及其电场调控原理 |
2.2 基于迭代算法的梯度优化原理 |
2.2.1 优化变量下限固定的迭代法 |
2.2.2 优化变量上限固定的迭代法 |
2.3 220 kV盆式绝缘子电场优化 |
2.3.1 几何模型 |
2.3.2 FGM盆式绝缘子电场优化 |
2.3.3 SFGM盆式绝缘子电场优化 |
2.4 本章小结 |
第3章 绝缘子制备与测试方法 |
3.1 传统绝缘子试样制备 |
3.2 SFGM绝缘子试样制备 |
3.2.1 钛酸钡薄膜的制备方法及表征 |
3.2.2 C-均匀绝缘子 |
3.2.3 C-SFGM绝缘子 |
3.3 绝缘子电场仿真及实验方法 |
3.3.1 仿真模型 |
3.3.2 闪络测试平台与方法 |
3.4 本章小结 |
第4章 绝缘子电场调控及闪络特性研究 |
4.1 绝缘子试样介绍 |
4.2 传统绝缘子电场分布 |
4.3 离散型C-SFGM绝缘子电场分布及闪络特性 |
4.3.1 电场分布与介质损耗 |
4.3.2 沿面闪络特性 |
4.4 连续型C-SFGM绝缘子电场分布及闪络特性 |
4.4.1 电场分布与损耗功率 |
4.4.2 沿面闪络特性 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和科研情况说明 |
致谢 |
四、THEORETICAL ANALYSIS OF CHARGE ACCUMULATION ON INSULATOR SURFACE UNDER IMPULSE VOLTAGE IN A GAS INSULATED SWITCHGEAR(论文参考文献)
- [1]SF6/N2混合气体间隙击穿与沿面闪络特性研究[D]. 王越. 沈阳工业大学, 2021
- [2]直流GIL内微米级金属粉尘的吸附动力学行为及诱导放电现象研究[D]. 梁瑞雪. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [3]多断口压缩自灭弧结构熄弧及介质强度恢复研究[D]. 黄上师. 广西大学, 2020
- [4]运行中GIS绝缘子表面金属颗粒诱发放电研究[D]. 许渊. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [5]1100 kV GIS特快速暂态过电压研究[D]. 王安琪. 厦门理工学院, 2020(01)
- [6]C4F7N及其混合气体的绝缘性能和局部放电分解特性及机制[D]. 王璁. 华北电力大学(北京), 2020
- [7]多管道结构压爆气流冲击熄弧机理研究[D]. 李籽剑. 广西大学, 2020
- [8]X射线激励下GIS中典型绝缘缺陷局部放电特性和机理研究[D]. 张强. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [9]高压气体绝缘设备环氧绝缘子界面电场调控及闪络特性研究[D]. 王泽华. 天津大学, 2019(01)
- [10]振荡操作冲击电压下绝缘子气隙缺陷局部放电特性研究[J]. 张崇兴,任明,周洁睿,董明,阙波. 电工技术学报, 2019(14)