气体绝缘套管在干燥和潮湿空气条件下的绝缘特性

气体绝缘套管在干燥和潮湿空气条件下的绝缘特性气体绝缘套管在干燥和潮湿空气条件下的绝缘特性气体绝缘套管在干燥和潮湿空气条件下的绝缘特性A孺安——本文龊述了用于sF.气体绝缘开关设备的超高压气体绝缘套管的绝缘特性用配有反射转搀嚣的摄影机观察在干燥条件下的雷电冲击闪络过程.可以观察刊套管在空气中的闪络过程发现套管表较低部位处的电场强度对箕绝缘性能喜很大的髟响.研究结果表明.在潮湿状况下.套管的倾斜角度可以改蛮套管的操作冲击绝缘特性:套管扑表面上的士渍也对萁有相当大的影响.证证实了沿着瓷套表面劳水流可改进套管的绝缘性能导言近年来-在电站上已臼盏广泛地使用SFc气体绝缘开关设备e许多气体馨绝开关设备目前安装在额定电压8SnkV丑吼下的装置上运行.丽气体绝缘套管配套于气体断路器程颤定电压50nkv及默下的设备上运ji.气体绝缘套管是由瓷套克以SF气体组威,氍经济又具有如下优点:1)内部结构简单;2)可以用作大电流套管;3)无漏{由危险i4)维修方便气体绝缘套管的绝缘性能主要是由p』下两方面决定的,一是在SF中的瓷套内腔,二是瓷套在空气中的外表面.对前者已提出了各种-而后者还未见报导气体绝缘套管的绝缘特性与克油式电客套管和电站柱口琴式绝缘子的特性完全不一样,周此.本文主要提出这些方面性能的墓衣数据以及对闲络过程妁研究p』验证决定气体笼缘套管的绝缘特性结构露素.该研究结果也可应用于超高压绝缘水平的装备上.配套气体绝缘开关设备的爱套必须满足一定的技术艇范.按照ANSl(美国)标准,套管的绝缘性能必须能耐受各种试验电压,姬雷电冲击(全波,截'破)和操作冲击电压.此外爱束套管任潮温和污秽条件下性能良好考虑到各种试验电压之比.电压一时问特性等等,妻管的性能主要由雷电拿故或者操作冲击电压跌定的.车文辽论述了气体绝缘套管在干燥条舛下进行蓄电全渡冲击耐压阻爰在苻搴雨孥骨下进于于操作冲击酎压的绝缴特性.决定绝缘特性因素的研究气体绝缘套管的基本结l枕见lr瓷套顶端屏斑瓷套内导悻接地冈屏菇底薛霹蔽气悻缝姆开美设备sF.气忙目1气体蛇辣赛管的基皋结构_,一,,,,:.V.踮:啊1一L??矗n0?\肌一,?译,船,髓_电=_,,『,:,0L/阍~,一-lJ期第《.,….卜々bn-.北?日啦姐hl二:E啦h宅瓷楚雷器译丛】qq年荨期f总3期]装以内郭的导{;#并充满sF气体圆牲j[}内露接地屏菠甩手均匀电场一在啬套空气阅上下端韶设有的屏蔽用于均习该处鲍电场此矍妻管的绝绦性能主要是由两方面决定的充以sF气雄的瓷套内部瓷套空气中的外高表面由于内部元件由一个同轴圄柱体电髓鸦成.而sFs气漆的地缝击穿特性由最大局韶场强决定.髫此,绝缘艺较容易一另一方面.空气中的绝缘由j:存在考船囝2所示的瓷套表面闷络模式敷为复杂置而必顿考虑到:电场强度使瓷套空气嘣表面手日土下屏菠之滴蚵姨的绝缘性能相互影响螭明这些闪络特性是非常很重要的课题,躅空气中雷电冲击捋络砚象的.鞲片臣0种电场强度舒屏蔽瓷毒底舒屏藏闻络路径的研究为了研究这个瀑,用了一最2米长的气体追试殓喜管并改变了空气中羼菠的形状以哥}克孝昔空气中的绝缘特性不曲气体绝缘套雷任干燥条l件下测试其正最性青电全破冲击电压(1.2,(5擞移),用静止撮影札腮黎闪络路径性据这些测试结粜,观晕刮下列2补闪络摸式(A型l翱B型,A型闲络曼主在瓷套表面.图2所示.B翠闰碧预与底舒屏蔽之间的气隙冀生,对这二种冈终模式慢难准确判断阎终前起点.但馄可能是从下搿三处尾始的:1.顶韶昂蔽(A型和B型j2.底藩屏蔽fA型和B型j3.毫室表面(A型)图表示了上述三处的电场强度如E表示顶嚣屏葡赴,E.表示底部辱蔽处.E-表示妻昔瓷妻表面的较低舒位有要时论这三卞搴电扬翟要-,E祁E是即博影喷气体迫撩套管琶室气审的趋缘性能:砖这三静电场强麈上述试验结果可概括蛔F:"闳络电压大部份爱电场强度E的影响,困为当E信运1哥增大时.同络模式显示出趋向于B型2)即使电场强度E改童,锕络电压靶闪络磋式殳青显着皇比j】闲络电压主萼受鬯婿强荐g的彭当E,值增大,闪终显示出趋嗣型闻粢镬式设据这些结果.得出结论:预并菠处的电焉强爱E椰盂套裘面簌低部位的电强震E在决定气体绝缘耋蕾珏空气审的绝绿{生能方面起主要作用,用反射转按嚣摄影机对络过程研究静_l上暴雾机的闰路路径照片袅蹈顶舒屏蔽附近栩耋蕾较低韶位蠢套軎面的电场强鹱是篇重霞的然而.田络起始直l和圊强过程的札理却无法婚正?为此r采用一讳豆莉变换薷摄季机,iCe}!姒c0—}J墅J进一步研究,,墅和B型?刚过茬图去币了是朔以魂辜鲢设备如世置蔓Iec鲍控目.起妻古魁发辣冲置生嚣触发冲击发生器,裁饪套管上燕一个冲击电压所过程均耳Icc同步进行一延迟时问和!CC记录日j问出延99^年幕2期(总4期)电瓷避雷器泽丛:嚣i篓嚣警鼍::蒌Ti-[CC延迟盱问t:r~c记录对舟目:用光电娉换器摄末缸对闪落现察退脉冲冀生器控.如图j所示上述观褰均可峨在{壬何设想的冲击电压时间条件下进行系吊上述方注,可观寨^型手?B型的田络过程嚣到如圈j所示豫j},^闻络如图ia所示,放电开始展井在中击电压达到峰值点时延伸到顶酃屏蔽下部周围,过;秒后.许多放电向底部屏薏贳展到衰管较低部的蠢套表面,可吼在瓷件伞徭之河看到持李干订强烈的放电.向底部屏蔽戋展曲放电桥接了蠢套暮长的l3大约3激秒茜,沿着瓷喜表面发生闪络妇囝左边所示妻曹较低部垃的雷集放电照片见b冒一可;0瓷套表面产生l放电的情况可叠上清笔地看到冈鸯从瓷表面安主放电一直廷『申副底部霹蔫,正妇图所示凸型闲络览躅se甭示在冲击电压嫠旺j荤值点时疆部霹蕞耐运戋生^型放电一但是『B型放电从底荔屏蔽下面情况就不一撵_爆发并向上歪坤.太约l3鬣秒善,闲络假住上下辱藩之间裳生远罱蠢律姻壶西所示.慝}上衙观寨j的圊碧过程用示意雷表示在a)A型闪络b)^型闵络.蛰a—d_—薷磊————————一图;同光电转嘉挟摄莹机蹿获得的闪终过程田6LA聱内终时.放电首先在顶部辱蕞发生并同下延伸rf)另一寿{[电随后从寒管暂蕊一毒莺jj电瓮避雷器译丛Iq9年第2期'芒4::期)较低部位的瓷最匠发生开同底舒羼蘸蛏延伸2最后.放电从底都屏菠娃产生并沿瓷表面扩展(3),可以认为闪终是在厩部屏蔽处的放雹和碾部屏蔽妊的放电相遘时严生.B型闪络放电首先从预韶屏蘸产生荠向下延彳卓象A型艘电一样.但是.瓷套表露不发生放电B型司络放电从底部屏蔽产生并向上延伸(2).可以认为闪络是在从顶都屏蔽产生的放电与雁部屏蔽产生的放电相遇时发生匹=己:ltC屡6A型和B型闲终过程除此.如图所示.几型B型发生闪络的时闻不同,A型时问是:"微秒到微秽?B型时间长达1s谥秒到"转,正蕾#|f硅圈两种型式闪熔坶闪蟮时间的差别其原因大概是各种阿络路径和沿勰络路径的电场分布不同c圈8所示捂着瓷喜表面屏蔽问的问骧的静电场强场强分布和前者由A-A.线表示,后者由B—B哉表示.B点电场强度慎作为基准值对B型观幂到阎络沿B-B'线.靠近珂部屏蔽曲电场强度是非常高的但在其它地方一疑育萁l-|O:A型,蕊紊到问络{暑誊A续一最走值(茴绩上的最大值)是在套管的较低部位.其芭地方的电场强蔗凡孚是相同的.因此.估i{^型罔络放电发展的蘧虔比B型性:篡霹智垦暖8沿瓷表面营电场强的分布概摇过些试验结果.闷络的起始点是顶部屏蔽处或足套管的较低部的瓷表面处控裁这些地方韵电场强度可以提高闪络电压及改变粥络路径.至此讨论的,只是对一个总长2米的套管,但对5米以下的各种娄型套管也进行了各种试验,而且随着套管的长度增加,更多的趋向子A型闪络特性套管娄型如图1所示.很难肯定地说当套管长匿增加时t套管的较低部位瓷表面的电场强度仝有所降低图9所示的是雷宅冲击闰鼙宅压随瓷套长度和直径而变他的倒于将2,3米长和500毫米直径套管的闪络电值作为标准值对于500毫米直径的瓷套.即使其长度从2.3米增加到4米,闲络电压也仅增搬lO多一点r另一方面,套管直径从3nO毫米变l9h年第2期(总43期)电瓷递雷器译丛?S为nn毫水时-其国络电压明显增皿套管直径.:亨冈络电压的影响出长度更为显着也2.印蒋翌1?眢曼套营长(目j.雷电冲击闺络电压值逼着瓷妻长度和蛊釜的变化就是说,较低群瓷表面的电场强度是确定套蕾空气平闪洛电压最为重要的固橐因站.有必要寻找一姊最为台遥的错构通过改变套管顶舒屏菠,内导体,底韶屏蔽等设计使等设恐邵大耋昔的直径:淋焉条下操作冲击耐受电压的评定f现任为止所讨浍的的甚干燥案件下青电冲击的辩性.渔也必茄考巷潍雨条忭下的操怍巾击特性,I几育慧铝涪顿的电窖式妻管在干墚或湃雨条下的缘性谨荩乎育鼍Z4.f电站皇疆把臻子的绝缘啦能fE潜雨杀件下表蕊出有的造势2.对面结构气体绝缘套季也.霭考意育所下泽,坎霉^:拆灌j,{,操掉冲击耐受崎电压?s:j与市电冲击耐受试验电压Vj的比渣.}芏.,到l1.n的范厨网一对几个气阵绝缘管再的测景:垂直安装时酌冈络电压比藩匿是u.B5到0.,即;沣雨操作一中击电压和干雷电冲击电压之比这嚼砷比靖范圃很柜瓤嚣此.对^sj萑颠定电压362及以下的气津绝缘善管的造臻蛩计参靴鑫薹辈的子雷电巾击耐乐雒力叠尊而案件下操作|申击耐受能走.为丁更细l躇磕的研究温操怍冲击下的绝缘性谴.也考虑到流过套管的薄层水流的作用.研冗了在一固定淋雨量f5min)及喜管的不同倾斜角厦每件下.正极性操作冲击(252j0口)冈络电压的变化概括如日f0对3米长的f翌套管和5米长的fJ型套曾?进行试验,套管的绝缘性麓明星地艟其顿斜角匿的=薹他而变化.取决于沿着瓷套表面的求流事安上.络总是在形成求漉的部位挂兰:套管对垂直线顿斜角度为0.时农漉围绕套青的圆周溢且向下形商小的阶梯式东桂(母j8.b-I).随着倾斜角度的增大,凰羼上的袁l葡渐变成沿倾斜瓷套厩鄂表蕊的东寇(见墨tG从b一2一4),东液呈垂直方.司.伞帚L形或一个骱韩式东流(b—l乖?h一3)雨强:,,塑式?\,/塑式(a)闪碧电压变也()沿瓷表面的水瘴爱l0套管高度与淑涅收态下操_作十击焉纬电五乏l可的曲线?即?OOOlj砻蒋器f)耳电瓷蓬雷器译丛1Q9^年等期(尊4期)琶t-一毪中.流铁牟街边缘娃垂直同下落.选静情况翱俺豁撺?j型套管及餐豁s的Jl型套管乎是扭同的此.当螺斜帮匿趸得砭太时.擒盘键妊舒散落下冕翻(f;-4j.颤豁lr有的I型霎管帮倾彝l0剥ls的11型彗管引起运#情况版括以羔站墩.在嗣雨每件下套管的笼缘性能爱沿瓷套表面的:氚的影喻.晕直安装,邸倾斜O.角并不芒是最好越.取决于瓷套的形徒r尤其是甍套的链度)并且采甩菏t流的幸诌是程重要的,超高压气体绝缘套管的实际应用根据上述的研究结果.我们已譬开戋了一种曲k,缀套管提劣给用户图】】所示鲍眩V气体绝缘开荚设备.就是甩根据本报告中所于j论昀捌识柬设计的气体笔缘套苫曲一1,咧子霹ll_用于s邶kV一4t}姓气依姥馨哥是设备的气悼绝肇套管对很大的气搏绝缘套管,用一个简单的P{;部接地屏蔽已识难降低套管较低帮位置套表面的电场强度作为对案在劳开的舞套的内薛插^单,电压控制电橛(sJ舀'2表示了基本j申击末平为259A;kV分体型气体绝缘套管的一个实例,该套管是为我们的实验室进{于高压试验用舶最誉管滔试结果见表1,套瞽满呈AXsI标准额定电压1kY的绝缘技术要求臣I2基冲击枣平25BBk\分隹型玎气{'绝缘毒管表j0500分雄型套砖苛受试验鲒景瑶且脶sl#准,:蓝垂曼孟蕞l二-{E日靖躲蔷50n葛t谪言电装?;;_时亩?——————————————?—————————j额定电压:?5kI.有教值c不氕.上述设计将在超高压气体绝缘管上采厢蛄奉舔竞得到的结景概迹如下?在对干雷电冲击冲击条件下闽终路径的研究方面包括丁厦舒屏蔽的电场强匪和瓷套低都位表面的宅场强度在决定气体绝缘套管的绝缘性能中起重要作用.99t年第!期(总43期j电瓷莲雷器译丛?5e?2.『三粥夏转搀嚣提像机建辜在干雷电茚击下的冈络过程古盎,濉客.表跗.}写臻霆点匿琐郭蘸歧是套管较慑爵位的瓷要爱应?兰篓管长度堵拥时.后考蹙襻更为-益目龌-有1鉴寻美景台迄的结栲.J14递造篷譬结构出接地群藏,内导体,底蘸等等设订要化,馕E相当于增大了善管的直径:)茌详债{体雨每件下的操作冲击方砸,;表明差标操作击耐压与雷电坤击耐压之比几中气体缝缘套管溺番的丁雷电件击弗电压与温掉作冲击闲络电压Z比越相能:目此戛旨气体地缝喜管髓最重爱绝缘设计参是干雷电肆击受能力和温臻作碡击耐受链力4;在碑冗盏操作冲击电压绝缘特侄万商.结粜表列.套管瓷套表面的水流对奠影土.廿藐可能改善笼缘性能当倾斜套管.选择徊耕角度冀采崩牟越赢部是襁重玺的艘据上的经验鼗们已经开发j许芳;0n"擐气{奉绝缝萋管提供给喜芦.此外.为了路低特别彳:的高压气体缝缘套管较{f王部位戋套表面的电场强匿在分晦戋套中间插^商望电压控制鬯枉}基本击东平为:0n*体型气{皋绝蠹套营具有是好髂绝缘性能,E前正用怍抟们试箜兰的高压试喧套营.)感谢(略参考文献i1H.frappe}er-"Resin—BondedPape1.1htshingferEffVSSleSiEEEjransactl0ns0nlOwerA0口glratUSand5ysems'o}.PkS一pp.394—39Februa:l68.2S.C.Ki【Iial1.』.见Rorar,,CharaeIe—TiStlcsofER'VStaii0nPoslInsu—la10rs.IEEETrans0rtOIlS0LJ[wFrAppara":sant5-,fr"gl5,,0l_^一:.PP.:00—285rarr:4rne"lesOfrrPfPreandKpl0tPdReqtired[.:apahj【l"sfor^hiq0:a9et:irrll{Breakerated0ha:m自P1rra1('urrpllfU8sis.^,j-】,lannard(=306l9!RPquiremPn{sfor0』thin9一】mp1?se,nltagP]nsulaljrJliSreng{hfn^【jljgi1一0llageCjrgtt~{BreakPrSkate,lDTIaS~llletriIa10I]rre:1tBaglsf362kVand~hnvejAN:5l{andard3.0{一1.IEEE1an—dard339—192.A.1i_Cooks0nT.F.6arrit,t..a叽m.KsParcalldItove;opmen1lLhelIi{pd:t0}P-q0II1hrP—Jlll1tIa』|l1}jf}『'nmnrosP"cjns?2atP1ransmiSsl0Blinesjor118Y:l越Repot"tLoM1raals~iSSjDn【2i一09.198.静译:南京电瓷厂张胡琴较柱;南京电瓷广婴度孝居季春重接