GIS隔离开关操作条件下介质击穿特性研究

摘要

GIS隔离开关操作产生的电磁暂态现象是引发 GIS设备绝缘故障以及高压数变系统不稳定问题的重要因素之一。该现象是由GIS隔离开关操作时，SF6气体介质多次击穿所致。现有电磁暂态现象研究中，忽略了SF6气体放电特性研究，未能考虑实际隔离开关操作过程介质击穿特性的变化，导致电磁暂态现象研究不够深入。为此，论文对隔离开关操作条件下SF6绝缘介质击穿特性进行了研究。
　　首先，论文利用流注击穿理论建立了 SF6气体绝缘介质的临界击穿数学模型。该模型考虑了密度、压力、温度等因素对SF6气体临界击穿场强的影响。通过与实测数据以及工程经验计算对比分析，验证了模型的有效性。
　　其次，为得到隔离开关操作过程的临界击穿电压变化曲线，论文着眼于隔离开关操作过程中SF6流场和电场计算分析。在进行SF6气体流场分析时：考虑了频率对损耗值的影响，分断速度、分合过程对流场的影响。获取了不同开距下的临界击穿场强。得到了以下结论：频率越高，损耗越大，开断过程较关合过程更易发生击穿。在进行操作过程电场计算时：首先依据电场计算结果提出了动、静触头屏蔽最小距离部分优化设计对改善内部电场分布的重要性。其次基于获取的不同开距下的临界击穿场强，通过以电压为变量的参数化分析，获得不同开距下的临界击穿电压。最后，进一步讨论了开断过程动触头屏蔽的运动状态对临界击穿电压的影响。
　　最后，在完成上述工作基础上，论文对SF6临界击穿模型在工程应用情况进行了分析。在此，主要分析了临界击穿模型在电磁暂态分析以及EVT绝缘替代介质选取中的应用。通过仿真计算表明，将SF6气体放电重燃模型引入到VFTO计算中，能够较好的反映出操作前期的介质击穿情况。通过对高频情况下 GIS母线最优位置分析，发现适当下调 GIS母线主导体在壳体内部的位置有助于提升设备的整体绝缘性能。通过对EVT绝缘替代介质的理论分析与试验对比，验证了采用气体介质临界击穿模型评估替代气体绝缘介质性能的可行性。同时表明，本文所建立的SF6气体临界击穿模型具有广泛的适用性。

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第一章 绪论

1.1 高压设备绝缘介质简介

1.2 SF6绝缘介质在高压设备中的应用

1.3 SF6绝缘介质击穿特性国内外研究现状

1.4 课题主要研究内容

第二章 SF6气体介质击穿模型建立

2.1 气体绝缘介质击穿理论

2.2 SF6气体临界击穿数学模型

2.3 临界击穿模型的评述

2.4 本章小结

第三章 隔离开关操作过程的临界击穿电压计算

3.1 GIS隔离开关操作条件下SF6气体流场计算

3.2 GIS隔离开关操作电场的计算

3.3.本章小结

第四章 混合气体介质击穿模型

4.1 SF6/N2混合气体的临界击穿

4.2 SF6替代气体介质展望

4.3 本章小结

第五章 临界击穿模型的工程应用

5.1 临界击穿模型在电磁暂态研究中的应用

5.2 临界击穿模型在EVT绝缘替代介质研究中的应用

5.3本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢