盆式绝缘子暂态电场仿真及其对沿面闪络影响分析

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1、沈阳工业大学硕士学位论文盆式绝缘子暂态电场仿真及其对沿面闪络影响分析TransientElectricFieldSimulationofBasin-typeInsulatorandAnalysisofItsEffectonSurfaceFlashover作者：王彩云单位：电气工程学院指导教师：高有华教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年3月1日学位授予单位：沈阳工业大学摘要气体绝缘全封闭组合电器（gasinsulatedswitchgear，GIS）以其体积小，抗干扰性能良好以及可靠性高等诸多优势，已大量投入应用于高压输电系统中。但实际GI

2、S可能在生产、装配、运输或是运行过程中，由于移动部件的机械磨损产生金属颗粒，当这些金属颗粒存在于绝缘性能比较薄弱的盆式绝缘子上时，在电压作用下会使局部电场被集中并且发生畸变，引发沿面局部放电或闪络，对GIS的安全运行造成危害。所以研究盆式绝缘子存在金属颗粒时的沿面电场分布对盆式绝缘子的绝缘特性及闪络具有重要意义。本文依据实际800kV盆式绝缘子的产品结构，建立了800kV盆式绝缘子三维结构模型，采用有限元法对盆式绝缘子分别在雷电冲击电压、快速暂态过电压（VFTO）及工频电压作用下，存在大小形状不同，位置不同情况下的金属颗粒时的电场进行了计算和分析。此外，还考虑了与绝缘介质绝

3、缘性能有关的相对介电常数的不等时，和绝缘介质存在各向异性时，两种不同情况下对盆式绝缘子电场分布的影响。给出了盆式绝缘子在不同情况下的电场分布和场强最大值，以及沿表面法向和切向场强的分布曲线，为了进一步分析金属颗粒的存在对盆式绝缘子闪络的影响程度，通过与不存在金属颗粒时的闪络场强作对比分析，为GIS的绝缘设计提供参考。计算结果表明：在工频、雷电冲击电压与VFTO的分别作用下，金属颗粒的大小和位置的不同对盆式绝缘子沿面的最大电场强度的影响规律一致，即最大电场强度随金属颗粒所在沿面场强的增大而逐渐增大，而在盆式绝缘子的较大场强区域随着金属颗粒的增大先增大后减小。与不存在金属颗粒时

4、的沿面闪络电场强度对比，存在金属颗粒的盆式绝缘子的沿面电场发生畸变且最大电场强度均超过了其沿面闪络电场强度，且VFTO较其他两种电压作用时的影响更大，由此可知金属颗粒的存在使盆式绝缘子沿面电场集中，由电场的法向和切向分布曲线可知沿面电场存在较大的法向分量，这些都是引发闪络事故的重要因素。另外对于介电常数不同时盆式绝缘子电场分布的趋势大致相同，但其最大电场强度随介电常数的增大而减小，考虑介质各向异性时，盆式绝缘子的电场分布与各向同性时相比有很大区别，且随着与的差距的增大，将导致盆式绝缘子的xxzz电场分布不均越严重。所以介质的各向异性也应是盆式绝缘子表面发生闪络的考虑因素

5、之一。关键词：盆式绝缘子，金属颗粒，沿面电场，各向异性，闪络IAbstractDuetotheadvantagesofitssmalloccupiedareaandgoodinsulationperformance,Gasinsulatedswitchgearhasbeenmassivelyappliedinsubstationconstruction.ButGIScanproducemetalparticlesintheprocessofproductandtransportorintheoperationprocessofthemechanicalwearofmovin

6、gpartsintheactualoperation,Whenthesemetalparticlesexistonthebasin-typeinsulatorthatisrelativelyweakofinsulationperformanceinGIS,thelocalelectricfieldwillbeconcentratedanddistortedunderthevoltage,whichcausespartialdischargeorflashover,affectingthenormaloperationofGIS.Soitisveryimportanttost

7、udythatsurfaceelectricfielddistributionofinsulatorexistingmetalparticlestotheinsulationperformanceandflashoverofbasin-typeinsulator.Accordingtotheactualproductstructureof800kVbasintypeinsulator,the3Dstructuremodelofbasin-typeinsulatorwasestablishedinthispaper.