绝缘设备

SF6气体密度继电器是GIS等开关设备气体绝缘设备重要的监测和保护装置。随着运行时间的延长，密度继电器常出现的缺陷主要包括：第一、外壳和接线盒损坏、漏水、生锈等；第二、电接点动作不灵活、接点接触不良等现象；第三、精度差导致指针指示偏差增大甚至误动作等等。为了保证密度继电器监测的准确性和稳定性，须定期对使用中的密度继电器进行校验。其中，现场校验操作简单、工作量小、无密封破坏的风险，近年来，该工作正在积极有序地开展。

本报告基于电网数字化建设背景，介绍了湖北电网在变电设备带电作业机器人的研制情况，包括小型化绝缘载体升级改造、基于视觉的绝缘斗臂车空间引导、复杂场景下绝缘子伞裙高精度识别定位、机器人平台强电磁屏蔽处理、新型高效干冰介质清洗应用、机器人远程自动化控制等内容。2022年，该机器人通过了工频耐压性能试验和多次模拟实验验证，并于湖北荆门220kV变电站成功进行首次应用，有效验证了本机器人设备面向主网变电设备开展带电作业的安全性、智能性与可行性。 此外，该机器人成套技术及装备既能通过更换系列化末端作业工装，用于外绝缘设备带电PRTV喷涂、零值检测等场景，也能兼容电压等级，拓展至配网带电作业机器人应用场景中。

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。

高压特高压直流输电：远距离、大容量、高效率。 绝缘问题是核心问题之一：在某些绝缘设备或部件中，电场分布极不均匀，最大场强远远超出平均电场，例如高压电缆终端、绝缘子高压端、阀侧套管等。 高压电缆附件多层绝缘界面是典型的电场畸变区。 交流电缆应力锥结构并不能根本上解决电场均化问题，根源在于直流电场分布依赖于绝缘的电阻率。 不均匀电场加剧聚合物绝缘（硅橡胶、乙丙橡胶、聚乙烯、环氧树脂）6的老化过程导致绝缘过早失效。亟需合理改善电场分布，缓和局部高电场。 强电场加剧杂质电离、电极注入，导致电荷积聚。 非线性电导复合绝缘：当“三结合点”处电场应力集中时，电导“自适应”增大从而缓和电场分布。

随着C4、C5、C6等环保绝缘气体研究的深入研究，环保气体绝缘设备也将大量使用，会面临环保绝缘设备的绝缘状态监测、故障诊断等一系列运维问题。 本次汇报从光谱技术的角度出发，在环保气体绝缘设备的检测技术上进行一定的探索。利用紫外光谱技术实现了C4混合气体混合比的准确检测；红外光谱技术可以实现C4混合气体的混合比及泄漏检测，并研发混合比及泄漏检测两种功能的便携式检测仪器。采用长光程气体池可以有效检测C4/CO2混合气体中的CO、COF2及C3F6三种分解产物，实现红外光谱技术的分解产物的定性和定量检测。

绝缘子

SF6气体作为绝缘介质广泛应用于各电压等级气体绝缘设备中，但SF6气体温室效应严重、高气压使用条件下易液化，因此为了节能减排和降低液化温度的需要，必须对SF6气体绝缘介质加以优化和替代，以降低SF6的用量，同时降低其液化温度。针对上述问题，项目组提出利用SF6/N2混合气体和干燥空气分别作为绝缘介质用于不同电压等级气体绝缘设备中，研制了这两种环保气体的分解组分检测装置，建立了基于气体分解组分分析的环保气体绝缘设备故障诊断方法。通过系列研究、验证和实际工程应用，解决了纯SF6气体绝缘介质温室效应严重、易液化的难题，取得了以下技术创新：针对超/特高压环保气体绝缘设备，构建了宽温范围(-50～100℃)、精密控温的多功能气体绝缘特性试验系统，获取了宽温范围内压力、混合比例对SF6/N2混合绝缘气体绝缘性能的协同效应特性，提出了不同温度下SF6/N2混合气体最优比例、压力配置方法和绝缘性能综合评判准则，提升了气体绝缘设备在宽温范围内的绝缘性能。针对中低压环保气体绝缘设备，提出了常规气压下干燥空气绝缘开关设备气固复合绝缘结构的优化设计方法，结合电场仿真和试验数据获得了不同电场均匀度、气体压力、以及电极间隙下的干燥空气的绝缘耐压特性数据，设计了可拆卸式屏蔽型套管，攻克了高压导体、绝缘气体与绝缘材质三介质交界处易发生电场畸变的难题，实现了环保气体绝缘环网柜电场均匀化、尺寸紧凑小巧化设计。研制了SF6/N2混合气体和干燥空气两种环保气体的分解组分紫外光谱检测装置，揭示了SF6/N2和干燥空气在典型局部放电条件下的分解特性，提取了有效表征设备局部放电状态的特征组分，建立了基于气体分解组分分析的环保气体绝缘设备局部放电状态评估方法。 成果获授权发明专利17项、实用新型专利11项；发表高水平学术论文32篇，其中SCI论文19篇、EI论文10篇。对于“电力设备用SF6/N2混合气体性能及检测关键技术研究与应用”，中国电机工程学会鉴定该成果整体技术达到国际领先水平；对于“NISELA系列环保气体绝缘开关设备”，中国机械工业联合会鉴定该成果整体技术达到国际同类产品水平。项目成果已在武汉特高压交流试验基地1100kV GIL试验段、文昌局、琼海局、澄迈局、儋州局和海口局等得到了现场试验验证，并在黑龙江、内蒙古东部、宁夏等电力公司，以及许继集团等成套电力设备制造企业进行了应用，有效提升了特高压气体绝缘设备在极寒条件下的适用性和经济性，SF6使用量减少了70~80%，气体分解组分检测及分析技术在气体绝缘设备状态监测与故障诊断领域的应用取得了丰硕成果，社会经济效益巨大。

六氧化硫泄漏预警回收系统根据六氟化硫气体处理工作要求以及现场实际情况，制定了了合理的结构流程和控制流程，使得六氟化硫泄漏预警回收系统实现了监控、应急处理、检修维护、通信报警等一系列的功能，完善的解决了SF6电气设备突发故障泄漏大量SF6气体所造成的的危害，响应了国家绿色电力及智能电网的要求。

绝缘于是广泛安装于变电站、输电线路的绝缘设备，近年来输变电设施的瓷瓶、绝缘于表面受到固体、液体和气体导电物质的污染，易形成污闪，对变电站、输电线路设备安全构成威胁。定期或不定期的带电清扫是设备绝缘防污闪高效、可靠、简便的重要措施。而传统的带电清扫方式都存在一定的缺陷，具体表现在：带电水清扫的限制条件较多，如在潮湿环境下，容易造成人身伤害；清扫路线要格外注意，一旦在绝缘于表面形成污水线，将会引起绝缘闪络；带电气吹清扫难以达到理想的去污效果，而且由于灰尘或锯末会到处飘落，会形成对绝缘的二次污染；带电干清扫只能清扫粘结不牢固的浮尘，清扫效果不彻底，同样也会形成二次污染。在此背景下急需研制一种绝缘强度高、清扫效果好、方便快捷、安全可靠的输变电绝缘于快速清扫装置，该装置方便对工作区域电场强度进行检测，能够在带电情况下进行清扫作业，清扫过程对环境不会造成二次污染，可在实现输变电绝缘于快速清扫作业同时大大节约人力成本、提高变电站运行维护的效率。 目前，输变电设备停电清扫的限制条件不断增多，网江苏省电力公司检修分公司研制的绝缘于快速清洗装置充分考虑高压带电设备绝缘距离的要求，采用气动动力能源，具备绝缘能力高，可靠性高，清洗效果好的特点，清扫的同时可检测瓷瓶绝缘状况，填补了国内此类清扫装置的空白。该装置经第三方测试、南京220kW双闸变现场操作验收验证了装置的有效性。目前装置已经在江苏省内一些220kW变电站、500kV变电站的设备绝缘清扫作业中使用，并在江苏恒安电力工具有限公司等四家公司进行了试用，已处于部分推广的阶段，迄今效果良好，获得行业的认可，具备进一步向电力行业内全面推广的前景。