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直流GIL中气体间隙和绝缘子绝缘特性研究

吴超  
【摘要】:近年来,直流输电技术发展迅速,由于我国国情比较特殊,超高压和特高压直流输电走在世界前列。但是,我国特高压直流输电工程覆盖区域大多处于高海拔、大落差或气象条件恶劣的山区,地理、人文、气候和气象条件复杂多变,这对输电线路走廊选择、线路的检修维护以及换流站设备连接都提出了更高的要求,传统的架空输电线路、高压直流电缆和直流套管很难解决以上问题;大型电站的引出线以及特大型城市电网改造等也需要使用输送容量大、环境兼容性好、运行稳定的输电线路。而气体绝缘金属封闭输电线路(Gas-insulated transmission lines,简称GIL)具有的独特优势能够很好的解决上述问题,并且成熟的GIL产品已经在高压交流输电领域得到了广泛应用,其安全性和稳定性得到了验证。 为了加快直流GIL的研制工作并使其及早投入工程应用,本文建立了直流GIL绝缘特性试验平台,对直流电压下SF6气体间隙绝缘特性、直流GIL用绝缘子绝缘特性及其影响因素进行了研究。文中对经典的同轴圆柱电极间隙气体放电理论作了简要的介绍,利用直流GIL绝缘特性试验平台研究了气压、电压极性、电极形状、电极表面粗糙度、金属导电微粒、湿度对SF6气体间隙击穿特性的影响规律;利用特高压直流GIL试验单元段,进行了直流不均匀场中长间隙SF6气体击穿特性试验;通过在绝缘子模型表面附着静态金属导电微粒研究了金属微粒对绝缘子闪络电压的影响;基于盆式绝缘子进行了长时直流耐压试验,分析得出了表面电荷积聚对绝缘子闪络特性的影响规律;建立了盆式绝缘子和柱式绝缘子的三维仿真模型,利用有限元分析法得到了绝缘子表面及绝缘子附近直流电场的分布;给出了特高压直流GIL线段单元进行绝缘性能考核试验的方法和要求。 本论文所取得的研究成果可应用于直流GIL的绝缘结构设计、电场分布优化以及直流GIL产品的试验考核和运行管理等,为直流GIL的研制和工程应用提供了良好的技术支撑。


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