直流GIL中自由金屬微粒的放電特性及危險程度評估.pdf

1、自由金屬微粒是制約直流氣體絕緣線路(DC gas insulated line，GIL)絕緣耐受能力的重要因素。在電場力作用下，直流GIL中的自由金屬微粒可運動至高壓電極或絕緣子附近，引發(fā)局部放電或氣隙擊穿，對直流GIL的絕緣性能造成巨大的威脅。本文針對自由金屬微粒運動引發(fā)的局部放電問題，結(jié)合其運動行為研究影響放電特性的因素以及危險程度判別。
　　首先，采用同軸圓柱腔體和線形金屬微粒為試驗?zāi)Ｐ?，搭建直流高壓局部放電試驗平臺，針對電

2、壓極性、幅值、微粒長度、半徑、SF6氣壓、微粒個數(shù)等影響微粒放電特性的因素開展直流高壓試驗。利用脈沖電流法及高速相機同時觀察記錄其局部放電信號與運動行為，對微粒的運動特性與放電特性進行分析，探究各因素對線性金屬微粒的運動特性及放電特性的影響。其次，對影響微粒放電物理機制的因素進行深入分析，探討不同因素的作用機理，并定量分析不同因素的影響。而后，利用COMSOL軟件對不同長度、半徑、位置的線性金屬微粒對電場分布的影響進行仿真分析。最后，綜

3、合考慮試驗、仿真結(jié)果以及放電機理，探究微粒的危險程度。
　　結(jié)果表明:微粒的局部放電與運動活性隨著直流電壓幅值的提高而更加劇烈，由于直流極性效應(yīng)，微粒在負(fù)電壓作用下發(fā)生“飛螢”現(xiàn)象，在負(fù)電壓下的局部放電較正電壓下的更為劇烈，對絕緣的威脅更嚴(yán)重。隨著微粒長度的增加，微粒的局部放電更加劇烈，而運動角度范圍隨之減小。隨著微粒半徑的提高，微粒的起跳電壓升高，當(dāng)半徑大于一定值時，微粒保持靜止，危險程度隨之降低。隨著氣壓增大，氣體的局部放電隨

4、之減弱，微粒的運動范圍減小，但絕緣效果有趨于飽和的趨勢。多個微粒同時運動時，微粒的平均局部放電量略有提高，但放電頻次明顯增加，且在空氣環(huán)境中，出現(xiàn)兩個微粒在同一徑向運動并引發(fā)串聯(lián)氣隙擊穿的現(xiàn)象，危險程度增加。
　　微粒對電場分布的畸變效應(yīng)與長度呈正相關(guān)，與半徑呈負(fù)相關(guān)，最大電場強度均出現(xiàn)在不與電極接觸的一端，且與高壓電極接觸時的電場畸變效應(yīng)最嚴(yán)重。因此，微粒的危險程度與其個數(shù)、長度呈正相關(guān);當(dāng)微粒的半徑大于一定值時，微粒靜止不構(gòu)成