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本期精选
第6期
直流电压下盆式绝缘子电荷积聚与电场过渡特性杨为，朱太云，田宇，杨熙，朱胜龙，叶剑涛DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.016浏览全文
研究背景
目前交流GIL经过近几十年的发展，已经积累了大量的设计和工程经验，而直流GIL的发展却相对滞后，其中直流电压下绝缘子表面的电荷积聚问题是制约其应用发展的重要因素。GIL设备内部布置有大量盆式、柱式绝缘子，起着电气绝缘以及机械支撑等作用。与交流电压下由绝缘介质介电常数决定的容性分布不同，直流电压下其稳态电场为阻性分布，由绝缘介质的体积电导率、表面电导率所决定。直流电压下稳态电场的建立过程即为电场从容性分布逐渐变为阻性分布的过渡过程，其完成的标志是介质内部电流密度的散度为零。该过渡过程会引起绝缘子表面的电荷积聚，进而引起电场畸变，最终可能会导致闪络电压降低，特别是在极性反转电压下。
主要创新点
1）如图1所示，综合考虑了固体侧体电荷电导、气体侧正负离子电导以及界面电荷电导，建立了气–固绝缘系统电荷积聚模型。并通过支柱绝缘子模型在不同外施电压下的表面电位分布测量与仿真，验证了该气–固绝缘系统电荷积聚模型的正确性，如图2所示。
图1 气–固绝缘系统电荷积聚模型示意图
图2不同外施电压下支柱绝缘子试样表面电位分布
2）利用建立的气–固绝缘系统电荷积聚模型计算分析了直流电压下盆式绝缘子在电场过渡过程中的电荷积聚规律，电场过渡过程中盆体凸面主要积聚同极性电荷，其高压侧附近场强降低约9.4%，低压侧附近场强增大约23.5%；盆体凹面大部分区域主要积聚异极性电荷，场强增大约5.5%；研究了体积电导率对电荷积聚的影响规律，当体积电导率在10–14~10–17S/m之间时，盆体凸面积聚同极性电荷，盆体凹面主要积聚异极性电荷，随着体积电导率进一步降低，盆体表面电荷积聚机制逐渐转为由气体侧电导主导，电场畸变进一步加剧。
解决的问题和意义
本文建立了气–固绝缘系统电荷积聚模型，搭建了固体绝缘件的表面电位测量系统，通过对直流电压下支柱绝缘子模型表面电位分布进行测量和仿真，验证了电荷积聚模型的正确性。然后利用该模型计算分析了直流电压下盆式绝缘子表面在电场过渡过程中的电荷积聚规律，研究了体积电导率对电荷积聚特性的影响规律，可为直流盆式绝缘子的绝缘设计提供计算分析依据。
后续研究
表面电荷积聚对沿面闪络发展的影响机理。
引文信息：
杨为，朱太云，田宇，等．直流电压下盆式绝缘子电荷积聚与电场过渡特性[J]. 高电压技术，，46(6)：1978-1985
作者及团队介绍
杨为，高级工程师，国网安徽电力科学研究院设备状态评价中心总工，全国高压开关设备标准化技术委员会委员，至今一直从事电气设备运维检测技术、标准修制定工作，近年来参与制定了9项国家、行业标准，发表了10余篇SCI、EI、中文核心等高水平学术论文，获授权发明及实用新型专利20项。
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