Page 48 - 理化检验-物理分册2023年第十二期
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刘高明, 等: 气体绝缘金属封闭开关设备盆式绝缘子放电故障原因
表1 故障盆式绝缘子嵌件元素化学成分 %
质量分数
项目
Si Cu M g Mn Al
实测值 0.64 4.41 0.66 0.71 余量
由于故障盆式绝缘子未分解, 无法观察环氧树
脂和嵌件间是否存在裂纹等缺陷, 也缺乏相应的技
术手段开展微裂纹的检测, 但采用渗透检测方法发
现环氧树脂和嵌件部位存在浇注间隙, 且该部位为 图5 浇注间隙示意
闪络起始点。绝缘子闪络指的是由沿面局部电弧爬 , 关注接地法兰表面的合成
表面切向场强最大值E q
电所致的局部电弧贯通。胡大伟 [ 11 ] 通过棒 - 板电极 场强最大值E f 。根据经验E h>E q , 在后续计算中,
空气间隙模型, 提出“ 线路悬式绝缘子的‘ 不明闪络’ 只考察E h 和E f 两个场强。
并非真正意义上的沿面闪络, 而是在绝缘子附近空 2.2.1 无浇注间隙的盆式绝缘子电场计算
间内发生的绝缘子极间空气间隙击穿” 的假说。周 首先对该盆式绝缘子进行电场校核计算, 验证
中升等 [ 12 ] 通过试验验证了 1mm 间隙下变压器油 其绝缘性能是否能够满足产品使用需求。将搭建好
击穿和有机玻璃沿面闪络的试验数据。 的无浇注间隙的盆式绝缘子计算模型导入电场模块
2.1 建立模型 中, 外壳施加低电位为 0kV , 内部导体 A 相( 耐压
该盆式绝缘子为三相共箱式非圆周对称结构, 时闪络相序) 施加高电位 1050kV , B 、 C 两相施加
需采用三维电场进行分析。采用计算机辅助设计软 低电位0kV 。
件对盆式绝缘子进行 1∶1 建模, 为更好地反映盆式 图6为无浇注间隙下的盆式绝缘子、 外壳、 嵌件
绝缘子在实际工程中的应用效果, 电场仿真模型包 黏接处电场分布, 由图6可知: 绝缘子表面合成场强
括盆式绝缘子、 两侧壳体、 内部屏蔽及导体等, 忽略 最大值为11.2kV / mm , 位于绝缘子凹面环氧柱根
了对电场、 电位基本没有影响的金属连接件, 盆式绝 部的 圆 弧 处。 外 壳 表 面 合 成 场 强 最 大 值 为
缘子电场计算模型如图4所示。 10kV / mm , 位于壳体法兰圆弧处。
通过计算可知, 该盆式绝缘子表面合成场强最
大值及接地法兰表面合成场强最大值均符合场强设
计要求, 能够满足工程应用。
图4 盆式绝缘子电场计算模型
考虑到无法准确测量浇注间隙的大小, 特分别
选取宽度为 0.05 , 0.1 , 0.2mm 的间隙进行对比研
究。间隙弧长为50mm , 间隙深度为10mm , 浇注
间隙如图5所示。
2.2 仿真试验
的相对
计算时, 取盆式绝缘子环氧树脂和 SF 6
介电常数分别为4.5与1.0025 。
在设计盆式绝缘子时, 主要考虑的是环氧树脂 图6 无浇注间隙的盆式绝缘子、 外壳、 嵌件黏接处电场分布
表面和接地法兰的电场强度, 设计基准为盆式绝缘 2.2.2 存在浇注间隙的盆式绝缘子电场计算
子各关键部位场强( 或切向场强) 的最大允许值 [ 13 ] , 将浇注间隙宽度分别为0.05 , 0.1 , 0.2mm 的盆
、 式绝缘子计算模型导入电场模块中, 边界条件同上
其中主要关注环氧树脂表面的合成场强最大值E h
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