基于X射线短时照射的高压直流GIS/GIL绝缘子表面电荷主动消散方法 全文替换
发布时间：2021-10-29 10:12
直流气体绝缘开关装置及气体绝缘输电管道（GIS/GIL）绝缘子长期运行过程中会积聚大量表面电荷,易引起绝缘子异常闪络。近年来国内外学者开展了大量卓有成效的工作,深刻揭示了绝缘子表面电荷的积聚和消散机理,但GIS/GIL不打开罐体条件下,绝缘子表面电荷的快速消散问题一直没有解决。该文首次提出基于X射线短时照射的绝缘子表面电荷主动消散新方法,试验研究发现X射线照射30s即能使空气中绝缘子表面电荷几乎完全消散。对基于X射线照射的绝缘子表面电荷消散机理进行了探讨,认为X射线可能通过促进气体侧电荷沿传导及绝缘子表面电荷脱陷而实现其快速消散。由于X射线能够穿透GIS/GIL金属罐体,相关实验结果为GIS/GIL不打开罐体条件下实现绝缘子表面电荷快速消散提供了可能途径,对进一步推进直流GIS/GIL工程化具有重要意义。
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
绝缘子表面存在金属微粒时加压后的电势分布
通过三个步进电机实现绝缘子和静电探头的空间位置控制。1号步进电机控制探头水平移动，控制精度小于0.1mm。2号和3号电机用于控制地电极带动绝缘子移动和旋转，实现对绝缘子表面不同区域电荷的测量，完成一次绝缘子表面电荷的测量时间小于3min。测量过程中，静电探头与绝缘子表面始终保持垂直，距离固定为3mm。利用Monroe ME-244A静电计联合泰克示波器记录整个测试周期内所有测点的数值。为了简单起见，本文采用实际测得的电势分布近似反映绝缘子表面的电荷分布情况，这种近似不会影响最后的结果分析。X射线由ERESCO-65-MF4便携式X光机产生，采用定向发射方式发出射线束，管电压范围为5～300kV，管电流范围为0.5～6mA，目标角为20°。该X射线机为湖南省电力有限公司电力科学研究院用于GIS带电检测机型，所产生射线能够穿透GIS设备的铝合金外壁，已用于GIS现场检测多年。
为了进一步验证效果，本文在同样材料和尺寸的绝缘子的高压端又粘贴一段4cm长的铜丝后施加-10kV电压，加压时间30min。撤除电压后，绝缘子表面电势的分布如图4所示。因为外施电压幅值和加压时间都比前一次试验小，因此虽然本次实验绝缘子表面的电场更为集中，撤除电压后的最大电荷密度却比前一次的实验结果小。表面电荷引起的最大电势值约为650V，高密度正电荷区域主要集中在铜丝附近的锥形区域内，区域旋转角度范围为5.2～5.6rad，高度范围为30～46mm。图4 高压端存在尖端时加压后的表面电势分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压直流盆式绝缘子气–固界面电荷行为研究综述[J]. 李传扬,林川杰,陈庚,张周胜,张磊,何金良. 中国电机工程学报. 2020(06)
[2]直流GIS/GIL盆式绝缘子表面电荷主导积聚方式的转变机理[J]. 罗毅,唐炬,潘成,林生军,王忠强. 电工技术学报. 2019(23)
[3]不均匀直流电场下绝缘材料表面电荷积聚与消散特性[J]. 谢庆,张采芹,闫纪源,任洁,律方成. 电工技术学报. 2019(04)
[4]直流GIL中固-气界面电荷特性研究综述Ⅰ:测量技术及积聚机理[J]. 张博雅,张贵新. 电工技术学报. 2018(20)
[5]气体绝缘输电管道用环氧树脂/氮化硼高导热复合材料表面电荷动态特性[J]. 杜伯学,杜强,李进,李昂,傅明利,肖微. 高电压技术. 2018(08)
[6]高频电压下表面电荷分布对沿面放电发展过程的影响[J]. 鲁杨飞,李庆民,刘涛,黄旭炜,王忠东. 电工技术学报. 2018(13)
[7]等离子体射流快速改性促进表面电荷衰减[J]. 林浩凡,王瑞雪,谢庆,张帅,邵涛. 电工技术学报. 2017(16)
[8]交/直流电压下气体绝缘变电站盆式绝缘子表面电荷对闪络电压的影响[J]. 齐波,高春嘉,赵林杰,李成榕,屠幼萍. 高电压技术. 2017(03)
[9]直流气体绝缘输电线路的绝缘设计[J]. 汤浩,吴广宁,范建斌,李鹏,李金忠,王宁华. 电网技术. 2008(06)
[10]高压直流GIS中绝缘子的表面电荷积聚的研究[J]. 汪沨,方志,邱毓昌. 中国电机工程学报. 2005(03)
硕士论文
[1]电流互感器用聚四氟乙烯薄膜空间电荷特性及电气性能研究[D]. 蔡彪.重庆大学 2018
本文编号：3464483
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
绝缘子表面存在金属微粒时加压后的电势分布
通过三个步进电机实现绝缘子和静电探头的空间位置控制。1号步进电机控制探头水平移动，控制精度小于0.1mm。2号和3号电机用于控制地电极带动绝缘子移动和旋转，实现对绝缘子表面不同区域电荷的测量，完成一次绝缘子表面电荷的测量时间小于3min。测量过程中，静电探头与绝缘子表面始终保持垂直，距离固定为3mm。利用Monroe ME-244A静电计联合泰克示波器记录整个测试周期内所有测点的数值。为了简单起见，本文采用实际测得的电势分布近似反映绝缘子表面的电荷分布情况，这种近似不会影响最后的结果分析。X射线由ERESCO-65-MF4便携式X光机产生，采用定向发射方式发出射线束，管电压范围为5～300kV，管电流范围为0.5～6mA，目标角为20°。该X射线机为湖南省电力有限公司电力科学研究院用于GIS带电检测机型，所产生射线能够穿透GIS设备的铝合金外壁，已用于GIS现场检测多年。
为了进一步验证效果，本文在同样材料和尺寸的绝缘子的高压端又粘贴一段4cm长的铜丝后施加-10kV电压，加压时间30min。撤除电压后，绝缘子表面电势的分布如图4所示。因为外施电压幅值和加压时间都比前一次试验小，因此虽然本次实验绝缘子表面的电场更为集中，撤除电压后的最大电荷密度却比前一次的实验结果小。表面电荷引起的最大电势值约为650V，高密度正电荷区域主要集中在铜丝附近的锥形区域内，区域旋转角度范围为5.2～5.6rad，高度范围为30～46mm。图4 高压端存在尖端时加压后的表面电势分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压直流盆式绝缘子气–固界面电荷行为研究综述[J]. 李传扬,林川杰,陈庚,张周胜,张磊,何金良. 中国电机工程学报. 2020(06)
[2]直流GIS/GIL盆式绝缘子表面电荷主导积聚方式的转变机理[J]. 罗毅,唐炬,潘成,林生军,王忠强. 电工技术学报. 2019(23)
[3]不均匀直流电场下绝缘材料表面电荷积聚与消散特性[J]. 谢庆,张采芹,闫纪源,任洁,律方成. 电工技术学报. 2019(04)
[4]直流GIL中固-气界面电荷特性研究综述Ⅰ:测量技术及积聚机理[J]. 张博雅,张贵新. 电工技术学报. 2018(20)
[5]气体绝缘输电管道用环氧树脂/氮化硼高导热复合材料表面电荷动态特性[J]. 杜伯学,杜强,李进,李昂,傅明利,肖微. 高电压技术. 2018(08)
[6]高频电压下表面电荷分布对沿面放电发展过程的影响[J]. 鲁杨飞,李庆民,刘涛,黄旭炜,王忠东. 电工技术学报. 2018(13)
[7]等离子体射流快速改性促进表面电荷衰减[J]. 林浩凡,王瑞雪,谢庆,张帅,邵涛. 电工技术学报. 2017(16)
[8]交/直流电压下气体绝缘变电站盆式绝缘子表面电荷对闪络电压的影响[J]. 齐波,高春嘉,赵林杰,李成榕,屠幼萍. 高电压技术. 2017(03)
[9]直流气体绝缘输电线路的绝缘设计[J]. 汤浩,吴广宁,范建斌,李鹏,李金忠,王宁华. 电网技术. 2008(06)
[10]高压直流GIS中绝缘子的表面电荷积聚的研究[J]. 汪沨,方志,邱毓昌. 中国电机工程学报. 2005(03)
硕士论文
[1]电流互感器用聚四氟乙烯薄膜空间电荷特性及电气性能研究[D]. 蔡彪.重庆大学 2018
本文编号：3464483
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