击穿

以图表形式直观展示了断路器、组合电器、高压开关柜的台账数（率）、故障数（率）、缺陷数（率）、运行年限分布情况，总结归纳了现目前主要存在的六大问题并给予相对应的管控策略。第一，针对隐蔽性较强的GIS内部载流回路过热短路故障问题，应开展对GIS内部过热检测技术研究，试点进行二维码定点定位测温；第二，对于继电器老化引发的开关误跳，可以改进二次接线回路设计，保证在断路器在非全相状态时间内才启动断路器跳闸回路跳闸，从而保证设备正常运行；第三，机构引发的断路器误动或拒动影响系统安全的情况下，可收集机械测试数据，开展机构状态的专项评估，研究并提出机构的运维检修策略；第四，多重雷击引发的断路器击穿问题，可通过研究多重雷击下断路器的运行工况，推进IEC工作组修编断路器多重雷击下技术要求和试验方法；第五，针对隔离开关机构、载流缺陷多的问题，可研究模块化、标准化和智能化机构，开展隔离开关的检查性操作和日常巡视工作的技术监督；第六，面对断路器爆裂风险，可制定滤波器断路器的反措，提高断路器的技术参数和试验要求，加强断路器厂内装配工艺环节的技术监督。

首先分析高压单芯电缆接地电流的产生原因、各种接地方式的特点及适用范围，护层电流的异常情况及危害。讲解电力电缆运行规程中对接地的要求。然后给出接地电流的在线检测仪器、检测方法及注意事项。其次给出接地电流的诊断标准、检测周期及诊断依据。最后通过几种典型案例分析换位失败、交叉互联箱进水、保护器击穿及金属护层破损等故障的判断方法。

以前变电站高压室内的35kV开关柜通常采用小型化设计，只有1.2米宽，柜内导体间的最小绝缘距离只有230mm，不满足2014版《十八项反措》300mm的要求。虽然生产厂家在柜内加装了绝缘隔板或绝缘护套，但是绝缘击穿故障还是经常发生。目前，山东公司此类35kV开关柜问题高达3747面，存在较大设备安全隐患，严重影响电网安全运行。 通过对近5年的开关柜事故统计分析，87%的35kV开关柜绝缘击穿是由温度、湿度、污秒三个关键要素导致的。因为高压室与外界密封性较差，导致户外的潮气和灰尘进入开关柜内，致使绝缘件受潮脏污，造成绝缘强度降低，发生闪络击穿故障，严重时还会引起母线全停、变压器出口短路，甚至开关柜整组烧毁。 如果能对开关柜高压室的空气环境进行管控，避免开关柜脏污受潮，就能杜绝此美事故。解决方案就是控制高压室的环境因素-——温度、湿度、污秒。然而现在高压室的设计规范仅有温控的通风机这一项环境控制设备，潮气和灰尘经过通风口进入高压室内，无法有效控制运行环境。因此，巫需研制一套高压室环境控制系统，能够在变电站高压室内规模化安装，实时监测、控制高压室内环境情况，将高压室内温湿度始终控制在允许范围内，有效隔绝灰尘，提高开关柜设备电气绝缘强度水平，杜绝因开关柜设备绝缘击穿导致的故障，确保变电站安全运行。

他指出，由于电缆附件的“半成品”属性，需要在现场开展精细的施工安装操作。然而由于施工人员操作水平参差不齐，由附件施工缺陷引发的击穿故障屡见不鲜。本文详细讲解了附件施工各环节常见缺陷引发的故障案例，包括铜芯压接屏蔽处理、主绝缘和外半导电层处理以及电缆封铅接地处理等。在此基础上，分享了江苏公司在电缆附件施工智能管控方面的探索，以及附件封铅电阻带电检测创新工作。

油的绝缘性能由组成成分和环境条件（纯度，湿度，气体）共同决定。 液体中流柱的传播会最终影响液体的高压性能（局部放电，击穿时间）。 较高的加速电压是必要的一可以降低对短时过电压的敏感度。 矿物油中，适量的芳香烃起着重要作用。

项目属于高电压技术领域。 超特高压换流变压器是直流输电系统的核心设备，其状态直接影响电网安全运行。在运换流变承受交直流复合电压、极性反转电压，绝缘设计与交流变显著不同，依靠交流变技术进行绝缘状态检测评估的局限性日益凸显，体现在换流变绝缘故障机理不明确、高纸板比例主绝缘评估准确性差、复杂电压下套管绝缘评估手段缺乏、局部放电性缺陷检测不灵敏。因此亟需研究超特高压换流变绝缘故障预防关键技术。 在国家自然科学基金项目支持下，项目开展了复合电压下油纸绝缘击穿特性、主绝缘电气无损检测评估、套管绝缘状态有功损耗评估、局放超声检测诊断四方面关键技术研究并实现工程应用。

基于传统Si(碳)材料的制约和宽禁带材料SiC(碳化硅)的大力发展,对电力电子的发展、电力电子器件的结构和封装工艺、电力电子器件的检测技术以及电力电子绝缘材料的研究进行了梳理。主要的检测技术是局部放电和电树枝测量技术,而对于材料介电性能的研究方法包括击穿强度、介电常数、电导率、时域介电弛豫等。对于材料理化性能主要是采用扫描电镜、超声波扫描显微镜、傅里叶红外光谱、热失重、差式扫描热分析等研究手段。

在G1S制造、安装、调试过程中，不可避免地出现导体表面尖刺、自由导电微粒等局部电场集中造成的绝缘缺陷。该类绝缘缺陷在GIS设备运行及遭受过电压情况下可能导致异常放电，影响系统安全稳定运行。 2014年至2018年，国家电网公司投运的组合电器发生了47起绝缘故障，占比85.5%；其中由微粒起的绝缘击穿放电共计39起。 由于金属微粒导致的绝缘故障仍然是GIS设备可靠运行亟待解决的问题。 金属微粒按照出现的位置可分为导体附着微粒、绝缘界面附着微粒和自由导电微粒三类，下面分别论述工频局部放电试验对这三类缺陷的检测有效性。

电缆外部是金属护层，当传导电能时，在线芯中的电流，会与外层金属护层产生切割现象的电磁感应。由于电磁感应会在金属护层上形成电动势，称为感应电压。其强弱与电流有关。当电流增大时，电压也增大，是一种递增关系。过大的电压会对护层造成影响，甚至造成电缆击穿。因此，电缆每隔一段距离都要接一条接地线，目的就是释放护层上积累的感应电压，这样金属护层就与大地形成一条通路，在感应电压的影响下形成回路电流，将这个电流称为电缆护层环流。

本项目属高电压与绝缘技术领域。六氟化硫（SF6）是高压电力设备中应用最为广泛的气体绝缘和灭弧介质，也是目前人类已知最强的温室气体之一。按照《京都议定书》等国际公约要求，各国应履行减排义务，逐步限制甚至禁止使用SF6。开展SF6替代技术研究、开发新型环保气体绝缘电力设备对于支撑我国达成温室气体减排目标，实现电力行业“绿色、低碳”发展意义重大。 当前研究工作尚未打通“气体评价-设备开发-工程应用”全技术链条。项目组历时七年研究，通过产学研用协同攻关，解决了气体性能评价、混合组配原则、制备与检测方法、环保电力设备开发等关键理论与技术难题，取得了以下创新成果：（1）揭示了氟化腈和氟化酮等环保气体微观物性参数与宏观绝缘性能的关联机制，发现了电场不均匀系数对击穿电压的强敏感、强非线性影响规律，为复杂结构大分子气体研制及其多元混合物绝缘强度评价提供了理论基础；（2）首创了饱和蒸气压与临界击穿场强约束下的混合气体组配原则，提出了环保混合气体在电力设备中的配比和压力优选方法，解决了不同使用条件下、不同品类电力设备中气体组配与绝缘性能最优化设计的技术难题；（3）提出了含氟不饱和化合物作为新型环保气体的合成工艺，突破了氟化腈、氟化酮等典型环保气体制备的关键技术，工艺和原材料整体国产化，建立了系统性的应用测试和安全性评价检测方法，解决了气体使用中的纯度、水分等关键指标的检测问题及关键材料相容性测试的难题。（4）建立了电磁-热-流-强度等多物理场耦合仿真模型，形成新型环保气体绝缘电力设备研发技术体系，自主研发了6大类、电压等级覆盖10~220kV的新型环保气体绝缘电力设备，并在国内首次实现工程应用，取得“从0到1”的重大突破。 项目开发的系列化环保气体绝缘电力设备，已在浙江、陕西、云南等地实现规模化生产，填补了我国在该领域的长期空白。项目首次面向全球发布新型环保气体物性参数数据库，并写入CIGRE A3.41工作组报告，极大地提升我国在本领域的国际影响力。提出的电力行业SF6替代技术方案已被生态环境部采纳，为我国制定相关控温减排政策提供坚强技术保障。出版中英文专著3本；发表论文37篇（SCI检索19篇、EI检索13篇）；授权发明专利11项（含欧洲专利1项、浙江省专利金奖1项）；参编团标1项；培养国家/省部级高层次人才3名。经邱爱慈院士、颜德岳院士领衔的同行专家鉴定认为：项目实现了新型环保混合绝缘气体关键技术突破，创新性强、工程示范性好，整体技术达到国际领先水平。