GIS盆式绝缘子用环氧树脂绝缘特性提升方案研究

摘要

盆式绝缘子是以环氧树脂为主绝缘材料的绝缘器件,在气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)内起到绝缘和支撑的作用,其绝缘寿命对GIS的稳定运行起到关键作用。目前GIS内常见的故障类型主要是由盆式绝缘子的绝缘问题引起的,因此提高盆式绝缘子的整体绝缘性能有助于保障GIS安全可靠运行。首先使用Solid⁃Works建立盆式绝缘子的三维模型,使用Comsol仿真软件建立盆式绝缘子有限元分析模型,利用此模型分别对完好以及有气隙缺陷的盆式绝缘子施加110 kV、220 kV、330 kV电压并进行有限元分析计算,研究其内部电势及场强分布;最终得出对盆式绝缘子加压时的电势以及电场强度分布。之后,向环氧树脂颗粒内填充不同含量的纳米Al_(2)O_(3),制备出纳米Al_(2)O_(3)/环氧树脂复合材料,测量不同填充比例下的复合材料绝缘特性参数。仿真结果表明,在中间嵌件与环氧树脂浇注件的连接处电势以及电场强度均较大,尤其是连接处与空气接触部分,由于此处较尖锐,会发生电荷聚集情况,使得这个位置的电场强度分布产生畸变,从而导致材料的老化过程加速;同时,当纳米Al_(2)O_(3)粒子填充含量(质量分数)为1.5%时,复合试样的相对介电常数、介损值相较于纯环氧树脂均显著降低,其中介电常数减小了17.1%,介质损耗角正切值减小了47.6%。微量纳米Al_(2)O_(3)共混能显著提高复合材料的介电性能,研究结果可为改善盆式绝缘子的制备工艺及延长其使用寿命提供设计参考。