绝缘性能

主要内容 一、开关设备绝缘性能评估的相关最新标准及其内容介绍 二、运行一定年限后开关设备绝缘缺陷或者失效的概况 三、运行一定年限后开关设备绝缘件性能评估与案例

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。

随着柔性直流输电技术的日臻成熟，高压直流挤包绝缘电缆系统作为其中的关键设备在海上风电接入、孤岛平台供电和城市中心供电增容等领域应用日益增多，其绝缘性能及长期可靠性已成为世界性难题和研究热点。我国高压直流电缆研究、制造与应用工作起步较晚，在本项目之前，国内尚无系统研究高压直流挤包绝缘电缆系统关键技术的科研项目，更无具有自主知识产权的国产高压直流电缆和应用工程。针对我国柔性直流输电技术发展和工程应用需求，本项目在国内首次系统研究了高压直流挤包绝缘电缆绝缘材料选型、结构设计、关键生产工艺、试验与考核评价方法等，项目创新性强，技术难度大，取得一系列创新成果：掌握了高压直流挤包绝缘电缆设计与选型技术，提出了直流电缆绝缘材料评价方法及质量控制检测体系；研制了±200kV 纳米添加电导非线性增强绝缘直流电缆终端，并成功通过型式试验；研发了可重复利用、便于安装的直流电缆试验终端，解决了±320kV 以下电压等级直流电缆出厂试验难题；开发了高压直流挤包绝缘电缆系统全工况运行考核控制系统及全尺寸高压直流电缆脉冲电声法（PEA）空间电荷测量系统，解决了温度梯度条件下全尺寸高压直流电缆空间电荷测量与评价的世界性难题，带动了高压直流电缆系统专用检测技术进步，并实现了科技成果转化；推动了国内外高压直流挤包绝缘电缆系统标准体系建设，先后制定了高压直流挤包绝缘电缆使用技术规范、空间电荷测量方法技术规范及运行维护试验导则等一系列行业及国际技术标准。

回复电压法是利用固体材料在直流电压下的极化特性，获得VM曲线及其参数，研究这些参数与含水量和老化程度等的关系，对绝缘状况进行判断。 PDC法就是测量试品在阶跃电压作用下的充电（极化）电流和之后短路状态下的放电（去极化）电流。

目前国内诊断开关柜的绝缘状况主要还是运用预防性局部放电试验,需要停电进行,由于预防性试验周期间隔可能较长,很难发现在两次预防性试验间隔之间发展起来的绝缘缺陷。介绍一种新型的高压开关柜绝缘性能检测与故障诊断技术,包括基于超声波和TEV检测方法的原理,应用这两种方法都可以在线检测绝缘性能,为电力设备的状态检修工作提供丰富的数据依据,全面保障高压开关柜的安全运行。

主要介绍了我公司研制的一种利用憎水性防潮原理，降低纤维表面张力，使用一些纳米（纳米SiO2）等辅助材料让纤维材料表面改性的新型纳米改性涂料，它喷涂在绝缘工器具等物品上，能有效提升绝缘工器具的防潮和绝缘性能等效能，能有效地解决高湿度条件下施工工器具的使用安全及工器具控制成本效果，项目成果具有很高的应用延伸性及推广价值。

目前GIS已经成为高压电器的主流开关设备。截至2015年底,国网公司GIS在运量已经超过60000间隔。GIS壳体已经成为GIS设备稳定运行的重要因素。据国网公司统计，2006年至2015年壳体损伤引起的缺陷，包括壳体损伤漏气（如图1)，壳体焊缝开裂（如图2)及壳体爆炸（如图3)等，占GIS缺陷总数的15%，高居第二位。GIS壳体损伤轻则引起SF6气体泄漏导致绝缘性能下降影响GIS设备安全运行，重则危害人体健康造成人身伤亡事故。因此GIS壳体特别是具有更高参数的特高压GIS壳体的安全性显得日益重要。目前GIS壳体安全方面存在以下两大问题:一是设备入网前GIS壳体无损检测技术不完善，GIS壳体质量检测存在盲区。例如:常规超声、射线等检测方法是逐点检测，无法实现GIS壳体整体快速检测而且存在检测盲区;对于GIS壳体的一些复杂结构如角焊缝,不锈钢壳体，常规的检测方法无能为力，使得这些设备的制造质量缺乏有效监督。二是在运行阶段，特高压GIS壳体环境载荷复杂，参考数据缺乏，壳体缺陷定量精度差，也无GIS壳体的安全性评定方法，导致壳体的安全状况无法准确掌握。针对以上问题，本项目成果开发特高压GIS壳体的无损检测及安全性评定的关键技术，为特高压GIS壳体的安全保驾护航。

环保气体绝缘金属封闭开关设备是坚强电网中不可或缺的产品，其大量应用于电网配电系统中，直接关系到电网的可靠运行。气体绝缘开关设备在绝缘介质的使用上，经历了空气绝缘、SF6 气体绝缘及环保气体绝缘的发展历程；在灭弧技术的使用上，经历了空气灭弧、SF6 灭弧及真空灭弧的过程；在结构形式上经历了敞开式、半封闭及全封闭等阶段。传统气体绝缘开关设备以空气作为绝缘介质，占地面积较大，并且容易受外部环境的影响，潮湿、污秽等自然条件容易引起设备的故障。随着上世纪 70 年代第一台 SF6气体绝缘开关设备诞生，由于 SF6气体具有较高的介电强度，绝缘性能良好，且化学特性稳定，在大大减小开关设备尺寸的同时，保证了气体绝缘开关设备的可靠运行，因此采用 SF6 气体作为绝缘介质或主绝缘介质的开关设备在国内外得到广泛的应用。但是 SF6 气体分解难且为公认的温室气体，其每个分子对温室效应的影响是 CO2 的 23500 倍，衰减周期为 3200 年，对人类的生存环境造成极大的潜在威胁；而且 SF6 气体作为灭弧介质易产生有害物质，一旦泄露将危及到相关人员的身体健康。为减少温室效应，防止环境污染，国家发改委编制《中国电网企业温室气体排放核算方法与报告指南》、《气体绝缘金属封闭组合电器 SF6 减排计量与监测方法学》，要求各电力公司加强对 CO2 及 SF6 的排放控制。 近年来，环境问题已成为一个非常重要的社会问题，关于温室效应和气候变化是当今全球关注的焦点。《联合国气候变化公约》和《京都议定书》对温室气体排放均有明确的限制要求和减排目标，我国作为签约国，在减少温室气体排放方面也承担着义不容辞的责任与义务。2020 年 9 月 22 日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，提出“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，力争于 2030 年前实现二氧化碳排放达峰，努力争取 2060 年前实现碳中和”，在 2021 年召开的全国两会上，“碳达峰、碳中和”被首次写入政府工作报告，正式将该减排目标列入到国家发展目标。由此可见，国内外 SF6 气体的使用会受到越来越多的限制，逐步减少并最终停止使用SF6 气体是国际社会的共识。

共气室结构的双断口隔离开关（double-fracture disconnect switch，DDS）在不停电耐压试验过程中存在因试验侧断口击穿而影响运行侧断口绝缘性能的风险，在设计阶段需要对其电场分布和击穿特性进行研究。为此，以新研发的110 kV三相共箱式GIS双断口隔离开关为例，采用有限元方法对电场进行仿真分析，得到其在现场不停电工频耐压试验中的内部电场强度分布。根据电场的计算结果，采用基于汤逊放电理论的击穿判据，研究不停电试验中两个断口的击穿特性，证明了在DDS现场不停电交流耐压试验过程中，试验侧断口击穿不会对运行侧的绝缘性能造成影响。研究结果可以为在运的DDS二期扩建时的不停电扩建与现场绝缘试验工作提供安全保证的理论支撑，也为未来新型DDS设备研发过程中的绝缘校核提供了更加翔实的理论依据。

全面打造--流现代化配电网，国家电网领导提出，必须紧紧围绕“可靠性高、互动友好、经济高效”的目标。配电网的雷电事故约占整个电力系统雷电事故总数的70%~80%，因此须加强配电网的防雷工作，才能保证供电的安全性、可靠性。为减少线路过电压造成的跳闸事故，在线路建设过程中一般采用架空绝缘导线和提高线路绝缘子的绝缘水平。架空绝缘导线提高了电网绝缘性能、安全性能，但却带来了新的雷击断线、跳闸、绝缘子闪络等问题，提高绝缘子的绝缘水平容易导致雷击过电压沿导线危及变电站或配网台区设备，严重威胁配网电路安全运行。 目前，10kV线路上大多采用安装无间隙避雷器的方式避免雷害，实现对线路的保护。无间隙氧化锌避雷器能有效截断工频电流、限制雷电过电压，但存在缺陷:必须长期承受工频电压，引起氧化锌阀片老化，使避雷器寿命缩短，影响其保护性能。若土壤电阻率高， 线路杆塔接地不良，在出现过电压时，线路上的避雷器不能彻底有效地释放大电流，就会形成工频续流在线路中振荡，从而造成线路上的电压上升，危及安全。 本项目所研发设计的无工频续流放电间隙装置，安装方便灵活，不受现场环境制约，放电间隙由支撑绝缘子固定，无需现场调节。装置应用于配网输电线路，通过放电间隙和工频限流器的配合，将瞬间的雷击能量通过间隙放电和限流元件平稳释放，防止工频续流产生，有效保护线路及线上设备;避免了常规避雷器因雷击产生的大电流通过不合格接地产生的瞬间高压对线路及设备的反击，同时通过“疏导”方式将雷击着弧点引到放电间隙，有效防止雷击产生的绝缘导线断线事故的发生。