【摘 要】
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气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）以其优越的绝缘性和可靠性在我国的超高压和特高压变电站中被广泛应用,盆式绝缘子作为GIS的核心器件对GIS的安全运行至关重要。大量研究表明:存在气泡缺陷和表面附着金属颗粒的情况下会恶化电场分布,尤其是在冲击电压下大大降低了绝缘设备的绝缘强度。本文以800kVGIS中的盆式绝缘子为研究对象,进行了盆式绝缘子内部缺陷及沿面放电的特性研究。本文首先依据盆式绝缘子的实际结构
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气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）以其优越的绝缘性和可靠性在我国的超高压和特高压变电站中被广泛应用,盆式绝缘子作为GIS的核心器件对GIS的安全运行至关重要。大量研究表明:存在气泡缺陷和表面附着金属颗粒的情况下会恶化电场分布,尤其是在冲击电压下大大降低了绝缘设备的绝缘强度。本文以800kVGIS中的盆式绝缘子为研究对象,进行了盆式绝缘子内部缺陷及沿面放电的特性研究。本文首先依据盆式绝缘子的实际结构,建立盆式绝缘子的三维仿真模型,推导了盆式绝缘子三维电场计算的基本方程并施加边界条件,利用有限元法分析了工频电压下无缺陷的盆式绝缘子的电场分布,给出了绝缘子的电场分布云图以及电场分布曲线,计算出场强最大值并找出电场分布特征。其次根据盆式绝缘子在工频电压下的电场分布特征选取了三个典型位置,并在此基础上模拟了在装配过程中附着在盆式绝缘子表面的金属颗粒以及在浇注过程中或长时间运行下所产生的内部气泡缺陷,分别对雷电冲击电压和VFTO作用下绝缘子的电场进行仿真分析。然后在雷电冲击电压下,建立了暂态电场时域模型,进行了瞬态电场计算分析,为了与之后的仿真结果进行对比分析同样地选取了三处典型位置,分别设置了表面金属颗粒和气泡缺陷,进行了电场数值仿真。同时本文也建立了VFTO作用下暂态电场频域模型,考虑到绝缘介质的高频参数,仿真了盆式绝缘子不同位置上存在金属颗粒的电场,随后分析了绝缘子内部不同位置存在气泡缺陷的电场特征,并找出电场分布规律。最后比较了工频电压、雷电冲击电压和VFTO作用下的电场分布特征,通过仿真结果得出,当存在金属颗粒时,电场的变化趋势大致相同,盆式绝缘子的电场会随着金属颗粒所处的电场强度的增大而增大,越靠近中心导体端所引起的电场畸变就越严重;且存在气泡缺陷时,其电场强度增长至工频电压下无缺陷时的2至3倍,可能引起气体电离使盆式绝缘子发生击穿。
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