提高陡波下GIS内部绝缘子稳定性研究
GIS中陡波前过电压特性及影响因素的研究
小 、触头 电磨损 小 、不受 或较少 受环 境气 象条件 影 响、对大气 过 电压 的保护 性能好等 ，因而 ，在近２ 年 ０ 间，被广泛地应用于大型水 电站 、火 电站等城市 电网 建设 中，如我 国位 于黄河 上游 的西电东送工程 的拉西
瓦水 电站 、兰州东变 电站等。
一
Ｖ Ｔ 造成 损害的原 因主 要是 ： （ ）老化效应 ； ＦＯ １ （ ）Ｖ Ｔ 在变压器内部造成极不均匀 的匝间电位分布 ２ ＦＯ 和谐振过 电压。经相关报 告证 明，ｖＴ 在全球 性Ｇ Ｓ Ｆ０ Ｉ 用
暂态 两种 。内部暂态 也可称 为 内部Ｖ Ｔ ，是Ｇ Ｓ ＦＯ Ｉ 内部
的暂态过程 ，对Ｇ Ｓ Ｉ 内部的设备构成 一定的威胁 。外 部暂态 即外部 过 电压 ，其可 对Ｇ Ｓ ｂ Ｉ ￣ 部邻近 的一 次设
二 、 Ｓ中陡波前过 电压 的特 性 ＧＩ
拉西 瓦水 电站 是我 国 “ 十二 五 ”期 间 的重 点工
般 为２ ０ ｓ （ ）持 续时 间极短 ，一般 为几毫 ～２ ｎ ； ３
秒 ； （ ）发 生频率高 ，每 次操作都有数 十到数百 次 ４
不 同幅值的暂态发生 ，且频率在几到几十，甚至上 百
Ｍ ｚ （ ）幅值不高 ，一般 不超 过２ ｕ Ｈ； ５ ｐ・ ，但最高 可
达 ２ ５ ｕ ． ｐ・ 。
Ｖ Ｔ 特 快 速 暂 态 过 电压 ， 是 Ｖ ｒ Ｆ ｔ Ｆ０ 即 Ｙ ａ ｅ ｓ
Ｔ ａ ｓ ｅ ｔ ｖ ｒ ｏ ｔ ｇ 的简称，其是一个 陡波 头、 ｒ ｎ ｉ ｎ ０ ｅ ｖ ｌａ ｅ
高 频率 的 陡波 过 电压 ，该 电压是Ｇ ｓ Ｉ 内部 因接地 开 关 操作 、隔 离开 关操作 、断 路器操 作 、带 电线路对 地 闪络或 雷 电波入 侵等 因素而 产生 一个 电压 陡波 ， 该 电压 陡波 的上 升速度特 快 ，常见 的是 几到 几十纳 秒 ，随后 ，该 电压 陡波将会沿着Ｇ Ｓ Ｉ 管道进 行传播 ，
陡波过电压的危害及预防(三篇)
陡波过电压的危害及预防陡波过电压（Transient overvoltage）是指电网中瞬时产生的高电压峰值，其持续时间较短，通常在数微秒至数毫秒之间。
这种电压尖峰的产生会对电力设备和系统造成严重的危害，甚至引发事故。
因此，对于陡波过电压的预防非常重要。
陡波过电压具有以下危害：1. 损坏电气设备：陡波过电压能直接导致电力设备的损坏。
高电压尖峰突然注入设备，会导致设备内部电路的损坏，甚至使设备烧毁。
例如，电气设备中的电容器和绝缘子会受到过电压的冲击破坏，导致设备损坏。
2. 降低设备寿命：陡波过电压还可能降低设备的寿命。
由于设备反复遭受电压尖峰的冲击，设备内部的电子元件和电路会出现疲劳和损坏，从而缩短设备的使用寿命。
3. 引发火灾和爆炸：当陡波过电压冲击过大时，可能会导致电气设备的火灾和爆炸。
高电压的瞬间注入会使设备产生过热现象，进而引发电气设备的火灾和爆炸。
4. 影响电网稳定性：陡波过电压在电网中传导时，会引起电网波动，导致电网不稳定。
这可能引发电力系统的故障，造成电力质量问题，甚至导致停电。
为了有效预防陡波过电压的危害，可以采取以下措施：1. 使用陡波抑制器：陡波抑制器可以有效降低陡波过电压的波动。
通过将其连接到电源系统或电气设备上，可以防止陡波过电压进入设备，保护设备的正常运行。
2. 安装过电压保护设备：过电压保护设备是陡波过电压防护的重要手段。
例如，安装避雷器、过电压保护器等设备可以在电压超出设定值时将陡波过电压引流到大地，保护设备不受电压尖峰的冲击。
3. 合理设计电力系统：在设计电力系统时，应考虑到陡波过电压的防护措施。
例如，合理布置电力系统的接地系统、保护设备和整流装置，降低陡波过电压对系统的影响。
4. 进行过电压测试：定期对电力设备进行过电压测试，检测设备是否存在陡波过电压问题。
通过测试，可以及时发现设备中的潜在问题，并采取相应的预防措施。
5. 增强运维管理：加强对电力设备的运维管理，包括设备的维护、检修和更换。
绝缘子污垢堆积对电网安全稳定性的影响研究
绝缘子污垢堆积对电网安全稳定性的影响研究摘要：绝缘子是电力系统中保持电气设备与地或其他设备之间的绝缘状态的关键部件。
然而，在使用过程中，绝缘子表面会逐渐形成污垢。
这些污垢可能来自大气中的尘埃、油污、鸟粪等。
当污垢在绝缘子表面堆积时，会对其绝缘性能产生负面影响，进而威胁电网的安全稳定性。
关键词：绝缘子污垢堆；电网安全；稳定性；影响引言绝缘子污垢堆积会导致多种问题。
首先，污垢层成为局部放电的易发区域，进一步加速了局部放电的发展，增加了绝缘子的气体产生和析出，增加了介质损耗。
为保障电网的安全稳定运行，有必要采取适当的清洁措施和维护计划来应对绝缘子污垢堆积带来的问题。
机械清洗、化学清洗、纳米涂覆等技术都可以用于绝缘子清洁。
此外，制定严格的清洁计划和周期，及时监测和测试绝缘子的绝缘性能，也是确保电网安全稳定性的重要步骤。
1绝缘子污垢形成和堆积机理1.1污染物来源（1）大气降尘：大气中悬浮着的灰尘、颗粒物、花粉等，随着空气流动，附着在绝缘子表面上。
（2）工业排放物：工厂、电厂等生产活动释放出的腐蚀性气体、颗粒物等可以沉积在绝缘子上。
（3）鸟粪或昆虫：栖息在绝缘子上的鸟类或昆虫的排泄物可能会形成污垢。
（4）地面污染物：接近地面的绝缘子可能被土壤、湿度造成的腐蚀性物质等污染。
1.2环境因素影响绝缘子污垢的形成和堆积受到多种环境因素的影响，如：（1）温度和湿度：高温和高湿度条件有利于污垢的积累和附着。
（2）大气成分：大气中的化学物质和颗粒物质对绝缘子表面具有腐蚀或吸附作用。
（2）风速和降雨：强风和大雨有助于清洗绝缘子表面的污垢，但同时也可能造成更大的堆积。
1.3绝缘子表面特性影响绝缘子表面的特性也会影响污垢的形成和堆积情况，如：（1）表面粗糙度：粗糙的表面更容易附着大颗粒污染物，增加堆积的可能性。
（2）表面能：表面能低的绝缘子往往会形成较大的接触角，减少污垢附着的机会。
2绝缘子污垢堆积对电网安全稳定性的影响2.1绝缘子污垢堆积会导致局部放电的发生局部放电是在绝缘子表面或其附近存在局部电压异常高强度电场时产生的，会造成介质受损和绝缘性能下降。
基于超声波法的GIS盆式绝缘子内部气隙放电特性研究
１ 测 量 系统 及 缺 陷 制 作
研 究过 程 中采用 了一套 以超 声 波检测 为基础 的 综 合测 试 系统 ， 实验线 路 如 图 ｌ 示 ， 所 它包 括 工频 加 压 系统 及超 声波 测试 回路 。
电 模 型 由 三 层 环 氧 板 黏 接 而 成 ，上 下 两 层 环 氧 板 厚
２ｍｍ． 中间夹板 带有 气 隙缺 陷 ， 厚度 可以调整 。 其
子一 般 采 用 真空 浇 注 的方 式进 行 制作 ， 浇 注过 程 在 中如 果 真空 度 不够 或者 进 入 了微 量 气体 ， 则会 在 浇
设 备 很 重要 的 、 破 坏性 的检 测手 段 。 电力 设 备 内 非 部 发 生局 放 时 表 现为 一个 小 范 围的气 体 击 穿 ． 体 气 分 子 的相 互 撞 击会 产 生 超声 波 脉 冲 ． 同 的 电气 设 不 备 ． 境 条 件 和 绝 缘 状 况 产 生 的 声 波 频 谱 都 不 相 环 同＿ 。Ｇ Ｓ中沿 Ｓ 气体 传播 的只有 纵波 ． 在 ＧＩ ７ ］ Ｉ 而 Ｓ 外 腔体 中 ． 既可 以传 播横 波也 可 以传播 纵 波 ＿ Ｇ Ｓ ８ Ｉ ］
中局 部 放 电激 发 的超 声 波 可 以看 作 是 以 点 源 的 方
图 １ 测量 系统 示意 图
Ｈｖ
式 向 四周 传 播 ． 由于 超 声 波 的 波 长 较 短 ， 此 它 的 因 方 向性 较 强 ． 而 它 的 能 量 较 为 集 中 ． 以 通 过 外 从 可 壁 的超 声 传 感 器 收 集 放 电 时 产 生 的 超 声 信 号 并 对 其 进行 分析 盆式 绝缘 子是 ＧＩ Ｓ中重要 的 、 量 非 常大 的绝 用
GIS安装后必须要做的试验
GIS安装后必须要做的试验GIS（gas insulated substation）是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。
GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。
GIS设备自20世纪60年代实用化以来，已广泛运行于世界各地。
GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。
与常规敞开式变电站相比，GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。
目前，GIS国外生产厂家主要有ABB、东芝、三菱、日立、西门子、阿尔斯通等，国内生产厂家有西开、沈高、平高等。
我国通过技术引进，消化吸收，目前已掌握500千伏GIS的设计制造技术。
自主研发的1000千伏GIS（包括核心部件灭弧室和操动机构）将完全自主设计制造，预计2009年6月可提供产品。
GIS制造技术在不断进步和发展，40多年来，各GIS生产厂家围绕着提高经济性和可靠性这两个主要目标，在元件结构、组合形式、制造工艺以及使用和维护方面进行了大量研究、开发。
随着大容量单压式SF6断路器的研制成功和氧化锌避雷器的应用，GIS的技术性能与参数已超过常规开关设备，并且使结构大大简化，可靠性大大提高，为GIS进一步小型化创造了十分有利的条件。
关于GIS安装、试验及设计的思考1 GIS概述GIS的定义为：全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。
它是由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7 种高压电器组合而成的高压配电装置，全称为gas insulated substation。
GIS采用的是绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中，因此与传统敞开式配电装置相比，GIS具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。
核电厂220kVGIS盆式绝缘子缺陷及处理分析
核电厂220 kV GIS盆式绝缘子缺陷及处理分析摘要：核电站220 kV GIS盆式绝缘子在运行过程中，经常会面临气体泄露问题的产生，针对这种现象，首先需要对漏气气室进行全面检查，然后明确盆式绝缘子缺陷问题产生的原因，缺陷问题进行有效处理，从而才能在根本上对缺陷问题进行解决。
本文主要针对核电站220 kV GIS盆式绝缘子缺陷产生的原因进行了深入分析，并结合实际情况提出了一些有效的处理措施，希望能为相关人员提供合理的参考依据。
关键词：核电厂；220kVGIS；盆式绝缘子；缺陷；处理措施在GIS中，盆式绝缘子属于其中非常重要的核心部件，主要是由环氧树脂浇筑而成，可以起到电气绝缘、机械支撑以及气室隔离等重要作用。
因为绝缘子气固界面电厂分布不够均匀，所以在沿面经常会面临闪络故障问题的产生，这不仅会影响到高压气体绝缘设备，同时也会降低电力系统安全性与稳定性。
因此，加强盆式绝缘子缺陷研究工作，有助于维护GIS设备运行安全性与可靠性，同时对于改善设备结构有着非常重要的作用。
1.案例分析本文针对某核电厂机组运行状态进行分析，220 kV GIS作为非常重要的备用电源，在主变压器发生失电现象时，厂内负荷主要是由220 kV GIS进行供电。
然而，该核电厂机组运行阶段中，主控制室触发气体密度计压力低报警，工作人员对现场实际情况进行全面检查，主母线地刀气室气体密度压力为0.35MPa，已经到了报警压力值。
在现场检查工作中发现G31气室B相母线地刀与主母线室相邻法兰的固定螺栓位置处存在漏点现象，并且在漏气的位置处，螺栓与固定螺栓安装方法之间具有一定的差异。
当气体压力降低之后，会直接触发分、合闸闭锁，最终影响到设备运行过程中的稳定性。
2.解体检查问题明确问题产生的原因，在维修期间面对气室开展了解体检查工作，先将G31当中的气体进行回收，然后将G31气体与上部电压互感器吊开，在此基础上对气室开展严格的检查工作。
结合最终的检查结果来看，密封圈没有出现老化以及破损等现象，但是，盆式绝缘子漏气螺栓孔的位置，出现了长度大约为5cm的裂纹，在漏气螺栓孔的内部，因为疏导雨水侵蚀的影响，所以出现了比较严重的腐蚀问题。
一起典型GIS用环氧树脂绝缘子漏气问题分析
一起典型GIS用环氧树脂绝缘子漏气问题分析摘要：本文介绍了一起典型GIS绝缘子漏气问题，分别从外观检查、X射线分析和玻璃化温度分析等方面详细介绍了分析绝缘子性能的方法，为解决类似问题提供了有力的参考依据。
关键词：裂纹分析、漏气、固化时间1引言环氧树脂绝缘子是一种常见高性能的电气绝缘材料，广泛应用于高压开关设备、电力设备和通信设备等领域。
其主要特点包括高耐电压、耐腐蚀、耐热、耐湿、抗震动、抗污染等。
环氧树脂绝缘子由环氧树脂、填充物、固化剂等材料组成，通过高温固化反应形成。
整个制造工艺复杂，涉及工艺参数较多，需要严格按照每工序工艺要求执行，才能保证最终产品具备可靠质量[1-2]。
本文介绍了一起典型环氧树脂绝缘子裂纹导致金属封闭气体绝缘组合电器（简称GIS）产品漏气问题。
分别从外观、X射线和玻璃化温度等方面详细介绍了在工厂化试验条件下，分析绝缘子缺陷的主要方法，为后续出现类似问题提供参考。
2问题概述某110kV变电站GIS产品，2021年9月出厂，2022年9月现场反馈某间隔充气后气室表压下降较快，经初步检查确定为A相接地绝缘子漏气，更换后产品正常运行。
2.1 外观检查目视检查问题绝缘子，环氧树脂部分整体颜色均匀，无明显缺肉多肉、裂纹或杂质等缺陷。
采用着色法进一步检查绝缘件裂纹，即用黑色油性记号笔涂色，等待30s左右，再用有机清洗剂清洗，若表面有黑色印记，则可能存在裂纹或划伤。
检查时要着重检查密封槽、环氧部分和螺栓孔。
见图1.图1 外观检查由图1可知，密封槽内有两种明显痕迹，一种为内侧根部锯齿状痕迹沿圆周方向扩展；另一种为光滑痕迹，沿半径方向扩展；并且密封槽底部局部没有釉面光泽。
环氧树脂整体颜色均匀，无明显杂质。
嵌件基本光滑，目视可见加工痕迹。
螺栓孔干净，无摩擦痕迹。
通过检查绝缘子外观，可以发现：螺栓孔内干净，无摩擦痕迹，说明装配过程中螺钉与绝缘子没有明显摩擦，绝缘子漏气不是装配外力造成的；绝缘子密封槽内有多种缺陷，可能是造成漏气的主要原因。
GIS中陡波前过电压特性及影响因素的研究
华北电力大学（保定）硕士学位论文GIS中陡波前过电压特性及影响因素的研究姓名：陈建申请学位级别：硕士专业：电工理论与新技术指导教师：梁贵书20061225华北电力大学硕士学位论文摘要摘要
随着我国电力工业的高速发展和电压等级的不断提高，气体绝缘变电站（ＧＩＳ）在我国电力系统中的应用越来越广泛。近年来，ＧＩＳ中陡波前过电压（ＶＦＴＯ）对设备本身以及相邻设备的影响受到了越来越多的关注。本文针对ＧＩＳ中ＶＦＴＯ的特性及影响因素问题，结合拉西瓦７５０ｋＶＧＩＳ的实例，研究和总结了ＧＩＳ中各元件的计
算模型，建立了该ＧＩＳ一次系统的ＥＭＴＰ整体计算模型，计算了该ＧＩＳ由操作隔离开关产生的ＶＦＴＯ并分析其特性，建立了变电站近端出线遭受雷击并侵入ＧＩＳ时的ＥＭＴＰ整体计算模型，分析了ＧＩｓ内部的雷电过电压分布、避雷器的防雷性能以及杆塔接地电阻对雷电过电压的影响。此外，还结合另外两个不同电压等级、不同结构ＧＩＳ的计算模型，分析了影响ＧＩＳ中ＶＦＴＯ的几种主要因素。
关键词：气体绝缘变电站，ＥＭＴＰ，陡波前过电压，雷电过电压，影响因数ＡＢＳＴＲＡＣＴＷｉｔｈ也ｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｏｗｅｒｉｎｄｕｓｔｒｙ
ａｎｄｔｈｅｒｉｓｅｏｆｖｏｌｔａｇｅｃｌａｓｓ，ｍｏｒｅ
ａｎｄ
ｍｏｒｅｇａｓｉｎｓｕｌａｔｅｄｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ（ＧＩＳ）ａｌｅｕｓｅｄｉｎｍｏｄｅｍｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，
ｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄｔｏｖｅｒｙｆａｓｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅｓ（ＶＦＴＯ）ｗｈｉｃｈ
ａｒｅ
ｉｎｄｕｃｅｄｂＹｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓｗｉｔｃｈｉｎｇａｎｄｈａｖｅｇｒｅａｔ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ
ｏｎｐｒｉｍａｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓａｎｄ
ａｄｊａｃｅｎｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ
ｉｎＯＩＳ．ＴｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｅａｃｈｐｒｉｍａｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎＧＩＳ
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提高陡波下 GIS内部绝缘子稳定性研究
摘 要
解决目前GIS运行过程中表面电荷积聚滞留问题，提高陡波下绝缘子运行稳
定性，是提高交流GIS运行稳定性问题的关键，具有重大科研意义及应用价值。
本文分析了陡波下GIS内部绝缘子稳定性影响因素，认为表面电荷对闪络电压的
影响展现出明显的材料种类依赖性。
在提高陡波下GIS内部绝缘子稳定性措施方面，在GIS母线上安装磁环串具
有抑制陡波传播的功效，适当减小气体测等效电容的分压，增大固体绝缘材料等
效电容的分压，将有利于提高盆式绝缘子本身的陡波耐受能力。
关键词：GIS；陡波抑制；绝缘子稳定性；新型材料
1 引言
在特高压电网建设中，以SF6气体作为绝缘介质的封闭式组合电器（Gas
Insulated Switchgear，GIS），因其安全性能高、空间结构紧凑、可有效避免
外界环境污染、便于大规模集约生产和现场安装等优点，已经得到了非常广泛的
应用。
目前我国已建或新建的交流330kV及500kV变电站多采用气体绝缘开关装置。
然而，随着电力系统电压等级的提高，以及投入系统运行交流GIS台数的增多，
GIS设备的内部故障也随之增多，总结国内外GIS运行经验和理论分析表明，沿
GIS支撑绝缘子沿面闪络是存在于GIS中最常见的故障形式。在交流输电系统中，
发现在隔离开关断开后，母线上的大量残余电荷可使其支撑绝缘子承受近0.8p.u.
直流电压，将不仅对绝缘子表面电荷的注入产生影响，还将导致在外加陡波存在
时，绝缘子上承受相当高的瞬态电压，对绝缘子稳定运行带来严重危害。
解决目前GIS运行过程中表面电荷积聚滞留问题，提高陡波下绝缘子运行稳
定性，将成为提高交流GIS运行稳定性问题的关键，具有重大科研意义及应用价
值。
2 陡波下GIS内部绝缘子稳定性影响因素
表面电荷积聚引起固体绝缘材料的表面绝缘性能下降，关键原因在于表面电
荷畸变电场及其为沿面放电的发展过程供给种子电荷。针对表面电荷与沿面闪络
的关系进行研究，对认清积聚电荷在沿面闪络发生、发展过程中的作用十分必要。
近年来，已有多个国内外研究小组开展了相关研究，分别从电压波形、电荷极性、
电极结构和材料种类等方面分析了表面电荷对沿面闪络电压的影响，以期能够进
一步深入认识表面电荷对固体绝缘性能的负面影响提供参考。
2.1表面电荷的影响
通过在0.4 MPa的SF6气体氛围中，针对交/直流电压下盆式绝缘子表面积聚
的电荷对其闪络电压的影响的研究结果表明：外施交流电压时，因绝缘子表面电
荷的积聚，其沿面闪络电压最大可降低约10.3%；外施正极性直流电压时，闪络
电压则最大可降低约22.8%。日本丰桥科技大学的H. Tanaka等人以薄片状的
SiR和薄板状陶瓷为试样，研究了在正极性冲击电压基础上叠加不同极性的直流
电压后，绝缘材料闪络起始电压（FOIV）的变化。结果显示，当外施正极性直流
电压时，FOIV增加；反之，FOIV下降。分析认为，外施正极性直流电压时，高
压电极产生的正电荷沿绝缘材料表面向地电极移动，降低了与高压电极之间的电
场强度，提高了FOIV；当外施直流电压升高至+30 kV时，绝缘材料表面积聚的
正电荷提高了与地电极之间的电场强度，引起FOIV的下降，如图1所示。可见，
积聚电荷对表面电场分布的影响直接反映于闪络电压的变化。
图1 叠加直流电压时硅橡胶和陶瓷试样闪络起始电压的变化
2.2绝缘材料种类的影响
图2 四种试样的首次闪络电压和闪络电压均值
通过对薄板状SiR、EP和PTFE等绝缘材料在电晕充电完成时刻和表面电荷
衰减过程进行研究，其中，表面电荷和闪络实验所用直流电压均为正极性。通过
与无表面电荷积聚试样的闪络电压进行比较，发现在电晕充电刚完成时，表面电
荷对闪络电压的影响程度：ER>SiR>PTFE；在表面电荷衰减过程中，表面电荷对
闪络电压的影响程度：SiR>ER>PTFE。这可归因于不同材料的表面电荷积聚和消
散能力的差异。日本埼玉大学的H. Fukuda等人研究了真空中(10-6 Pa)四种Al2O
3
陶瓷试样的闪络电压。认为试样B积聚的表面电荷减弱了电极-固体绝缘材料-气
体三者结合处的电场强度，提高了闪络电压。综上可见，由于各类材料在表面电
阻率、体电阻率、载流子陷阱分布等与其本征结构密切相关的参数上存在差异，
表面电荷的积聚和消散行为也不相同，这导致电荷积聚对电场畸变、放电通道发
展的影响程度不等，故表面电荷对闪络电压的影响展现出明显的材料种类依赖性。
3 提高陡波下GIS内部绝缘子稳定性措施
前人研究表明，在GIS母线上安装磁环串具有抑制陡波传播的功效。但传统
的磁环串安装过程相对复杂，且过长的磁环串会在一定程度上影响到系统的正常
工作。此外，长期暴露于六氟化硫气体中，磁环材料有被气体分解产物腐蚀的可
能。
为了利用磁环来对母线上陡波的传播进行抑制，并且在充分保护磁环材料的
同时简化安装过程，采用安装于新型盆式绝缘子与金属导杆连接嵌件处的内嵌式
磁环。其结构如图3所示，可见磁环被包裹在中央与绝缘主体之间，能够避免磁
环与六氟化硫气体的接触。在盆式绝缘子生产过程中，磁环直接被浇注其中，由
于该新型盆式绝缘子与GIS导杆及接地外壳的连接方式没有发生变化，因此只需
按照普通的盆式绝缘子装配流程进行安装即可。
图3 带磁环嵌件的盆式绝缘子模型
陡波携带着较高频率的电压电流信号，因此对于承受陡波的环氧绝缘材料而
言，其最关键的材料电学性质为介电常数。将盆式绝缘子的倾斜结构与其周围的
六氟化硫气体氛围近似抽象为一组电容。其中C1、C4为盆式绝缘子材料构成的
等效电容，C2、C3为六氟化硫气体等效电容，如图4所示。可见在封闭的GIS管
道中，六氟化硫气体的等效电容基本稳定不变，而盆式绝缘子材料构成的等效电
容存在如下关系：
其中电容角标x=1或4， 为绝缘材料相对介电常数。由等效电路可以得出
盆式绝缘子两个等效电容的分压为：
其中U1、U4分别为电容C1、C4的电压，U为中央导杆上的电压。可见这两个
等效电容的分压都是与盆式绝缘子两个等效电容成负相关关系的，即绝缘材料等
效电容的分压与绝缘材料相对介电常数负相关。可以得出初步结论，绝缘材料相
对介电常数越低，则绝缘材料的等效电容分压越高。
图4盆式绝缘子电容等效模型
对于GIS内绝缘而言，其环氧绝缘材料的电压耐受能力高于绝缘气体的耐受
能力，且绝缘故障多为气固界面处的沿面闪络。因此，适当减小气体测等效电容
的分压，增大固体绝缘材料等效电容的分压，将有利于提高盆式绝缘子本身的陡
波耐受能力。也即在一定范围内（相对介电常数大于1），绝缘材料相对介电常
数越低，则盆式绝缘子本身的陡波耐受能力越强。
4 结语
本文针对固体绝缘材料特性以及陡波抑制能力的相关内容进行分析，铁氧体
磁环能够有效削弱导体中传播的陡波的峰值，并且加快陡波的衰减。新型盆式绝
缘子利用嵌件中的铁氧体磁环来抑制陡波在系统中的传播，利用少量纳米氧化铝
替代大量微米氧化铝来提升自身对于陡波的耐受能力。
参考文献
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术,2020,49(05):237-238.
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作者简介：李滔（1985年3月10日），男，汉族，籍贯:云南陆良，学历:
本科，现有职称:高级工程师，研究方向:高电压技术。