GIS在開(kāi)關(guān)分閘后母線上會(huì)存在幅值較高的殘余直流電壓,由于GIS中電荷泄漏較慢,殘余直流電壓可持續(xù)作用較長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)再一次合GIS母線時(shí),母線上可能會(huì)出現(xiàn)沖擊過(guò)電壓,沖擊過(guò)電壓會(huì)與母線殘余直流電壓疊加,使GIS處于直流疊加沖擊電壓的作用下。近年來(lái)國(guó)內(nèi)多起GIS擊穿事故發(fā)生于開(kāi)關(guān)合閘瞬間,因此有必要對(duì)直流疊加沖擊電壓下GIS的放電特性進(jìn)行研究。首先介紹了直流疊加沖擊電壓下稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)中SF6氣體間隙的放電特性和放電機(jī)理,以及直流疊加沖擊電壓下自由金屬微粒引起的氣體間隙放電特性;然后總結(jié)了直流疊加沖擊電壓下絕緣子沿面的閃絡(luò)特性和金屬微粒對(duì)直流疊加沖擊電壓下絕緣子閃絡(luò)特性的影響,并分析了表面電荷對(duì)絕緣子沿面閃絡(luò)過(guò)程影響機(jī)理的研究現(xiàn)狀;最后,總結(jié)了目前研究中存在的問(wèn)題及未來(lái)的研究方向。通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)、外直流疊加沖擊電壓下GIS放電特性的研究,以期對(duì)工程建設(shè)和學(xué)術(shù)研究起到參考作用。 

【文章來(lái)源】：高壓電器. 2020,56(07)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

GIS母線殘余電壓隨時(shí)間的變化情況

另外，氣體絕緣電力設(shè)備中不可避免地會(huì)存在一些自由金屬微粒污染物，在電場(chǎng)作用下微粒會(huì)逐漸帶電并發(fā)生運(yùn)動(dòng)。氣體絕緣電力設(shè)備中自由金屬微�？赡艹尸F(xiàn)線性、片形等多種形狀，其中線形金屬微粒對(duì)設(shè)備絕緣的威脅最大[18-20]，因此重點(diǎn)關(guān)注線形金屬微粒的運(yùn)動(dòng)特性研究。直流電壓下，由于受到單極性電場(chǎng)力的作用，微粒易于起跳并形成在高壓導(dǎo)體和殼體間的往復(fù)跳躍運(yùn)動(dòng)。當(dāng)線形微粒端部電場(chǎng)強(qiáng)度滿足放電條件時(shí)，微粒端部會(huì)形成電暈放電，影響微粒的運(yùn)動(dòng)行為，此時(shí)微粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變[21-29]。美國(guó)學(xué)者Cooke CM在研究中觀察到直流電壓下線形微粒在負(fù)電極附近徘徊運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，由于微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中伴隨有與電極之間的微放電亮光，因此稱之為飛螢運(yùn)動(dòng)[21]，見(jiàn)圖5。日本學(xué)者T.Hasegawa在研究中首先對(duì)GIS施加負(fù)極性直流電壓，微粒在高壓導(dǎo)體附近進(jìn)行飛螢運(yùn)動(dòng)，然后疊加雷電沖擊電壓，發(fā)現(xiàn)氣體間隙易于發(fā)生擊穿。隨著微粒長(zhǎng)度增長(zhǎng)，氣體間隙擊穿電壓呈指數(shù)降低，見(jiàn)圖6[30]�？梢�(jiàn)，自由金屬微粒缺陷可能會(huì)對(duì)直流疊加沖擊電壓下氣體絕緣電力設(shè)備的絕緣強(qiáng)度產(chǎn)生較大危害。西安交通大學(xué)的張喬根等學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了直流疊加雷電沖擊電壓對(duì)于GIS中自由金屬微粒的檢測(cè)有效性，發(fā)現(xiàn)存在微粒缺陷時(shí)負(fù)極性直流疊加正極性沖擊下GIS的放電電壓較負(fù)極性直流疊加負(fù)極性沖擊下更低，更加有利于微粒的檢測(cè)[31]。

氣體絕緣電力設(shè)備通常采用同軸圓柱或同心球等稍不均勻電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，德國(guó)學(xué)者E.Gockenbach研究了直流疊加雷電沖擊電壓作用下稍不均勻電場(chǎng)中SF6氣體間隙的擊穿特性，結(jié)果表明氣體間隙在疊加電壓下的擊穿電壓與沖擊電壓?jiǎn)为?dú)作用時(shí)幾乎相同[5]。日本東京電力公司的S.Okabe等學(xué)者研究了直流疊加VFTO電壓下SF6氣體間隙的擊穿電壓與伏秒特性，見(jiàn)圖2。圖2結(jié)果表明，預(yù)加直流電壓對(duì)稍不均勻電場(chǎng)中氣體間隙的擊穿特性沒(méi)有顯著影響[6]。氣體絕緣電力設(shè)備中由于存在毛刺、尖端等缺陷會(huì)在局部形成極不均勻電場(chǎng)，在極不均勻電場(chǎng)中，若直流電壓幅值高于氣體間隙的電暈起始電壓，氣體間隙中會(huì)發(fā)生電暈放電，電暈放電產(chǎn)生的空間電荷會(huì)畸變氣體間隙內(nèi)部電場(chǎng)，影響直流疊加沖擊電壓下氣體間隙的放電特性。自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，學(xué)者們逐漸開(kāi)始關(guān)注直流疊加沖擊電壓下極不均勻電場(chǎng)中氣體間隙的放電特性[7-17]。Siodla K等學(xué)者通過(guò)在球電極表面安裝針電極模擬金屬微粒造成的極不均勻電場(chǎng)，并研究了球-板電極結(jié)構(gòu)中氣體間隙的放電特性，研究結(jié)果顯示正、負(fù)極性直流電壓與正極性雷電沖擊電壓疊加時(shí)氣體間隙擊穿電壓均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[7]。周黎明和D.Berg等學(xué)者采用棒-板電極結(jié)構(gòu)研究了直流疊加雷電沖擊電壓下極不均勻電場(chǎng)中SF6氣體間隙的放電特性，研究結(jié)果表明當(dāng)預(yù)加直流電壓幅值低于電暈起始電壓時(shí)，疊加電壓下氣體間隙的擊穿電壓與沖擊電壓?jiǎn)为?dú)作用時(shí)相同。當(dāng)預(yù)加直流電壓幅值高于電暈起始電壓時(shí)，若直流電壓與沖擊電壓極性相同，疊加電壓下氣體間隙的擊穿電壓隨直流電壓幅值的增大而線性升高，若直流電壓與沖擊電壓極性相反，擊穿電壓隨直流電壓幅值的增大而線性降低，見(jiàn)圖3[8-9]。P.Arnold等學(xué)者的研究表明，直流疊加雷電沖擊電壓下氣體間隙擊穿電壓的變化規(guī)律與氣壓密切有關(guān)，當(dāng)氣壓為0.2 MPa時(shí)，直流與沖擊同極性疊加電壓下氣體間隙擊穿電壓升高，直流與沖擊反極性疊加電壓下氣體間隙擊穿電壓降低。而當(dāng)氣壓為0.5 MPa時(shí)，直流與沖擊反極性疊加電壓下氣體間隙擊穿電壓升高，直流與沖擊同極性疊加電壓下?lián)舸╇妷簾o(wú)顯著變化[10]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]直流疊加沖擊電壓對(duì)GIS中自由導(dǎo)電微粒檢測(cè)的有效性[J]. 馬徑坦,張喬根,吳治誠(chéng),王國(guó)利,高超,文韜.  高電壓技術(shù). 2019(03)
[2]直流GIL中附著導(dǎo)電微粒對(duì)絕緣子表面電荷積聚特性的影響分析[J]. 李伯濤,王健,張圣富,李慶民,周勇,李士動(dòng).  高壓電器. 2017(07)
[3]直流GIL內(nèi)金屬微粒對(duì)表面電荷積聚影響的三維仿真及實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王志遠(yuǎn),王健,李慶民,劉思華.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016(24)
[4]直流GIL中自由線形金屬微粒的運(yùn)動(dòng)與放電特性[J]. 王健,李慶民,李伯濤,劉思華,王志遠(yuǎn).  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016(17)
[5]直流GIL中線形金屬微粒對(duì)柱式絕緣子表面電荷積聚的影響[J]. 王健,李伯濤,李慶民,劉思華,馬國(guó)明.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(15)
[6]SF6中絕緣子表面電荷積聚及其對(duì)直流GIL閃絡(luò)特性的影響[J]. 張博雅,王強(qiáng),張貴新,李金忠.  高電壓技術(shù). 2015(05)
[7]沖擊電壓下殘余電荷對(duì)沿面放電發(fā)展的影響[J]. 鄧軍波,松崗成居,熊田亞紀(jì)子,日高邦彥,蒲路,張冠軍.  高電壓技術(shù). 2012(08)
[8]±800kV直流線路桿塔塔頭空氣間隙的直流疊加操作沖擊放電特性[J]. 廖蔚明,崔國(guó)華,孫昭英,李成榕.  電網(wǎng)技術(shù). 2008(09)
[9]表面電荷積聚對(duì)絕緣子沿面閃絡(luò)影響的研究[J]. 汪沨,邱毓昌,張喬根,王琦.  中國(guó)電力. 2002(09)
[10]氣-固交界面絕緣子表面電荷的觀測(cè)與分析[J]. 汪沨,邱毓昌,張喬根,王琦,劉林平.  絕緣材料. 2002(04)

博士論文
[1]直流GIL金屬微粒的荷電運(yùn)動(dòng)機(jī)制與治理方法研究[D]. 王健.華北電力大學(xué)(北京) 2017
[2]直流電壓下聚四氟乙烯表面電荷的聚散及其對(duì)閃絡(luò)特性的影響[D]. 王邸博.重慶大學(xué) 2015

碩士論文
[1]直流GIL中金屬微粒對(duì)絕緣子表面電荷積聚的作用機(jī)制研究[D]. 李伯濤.華北電力大學(xué)(北京) 2016



本文編號(hào)：3101780