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摘要：我国电力运营产业逐步走上高速发展道路，针对电网线路的安全运营进行分析，发现盆式绝缘子设备间断性发生局部放电情况，不利于保持电网运营的安全性。本文对局放不稳定现象做出原因查找，并采用有限元的仿真方法验证分析，确认带金属法兰的盆式绝缘子由于浇注体和法兰之间存在气隙分布不均情况，导致局放不稳，为解决该问题，提出可行的调节方案。
关键词：电网运营;盆式绝缘子;局放不稳定
1 查找局放不稳定现象原因
在带有法兰且未使用全屏蔽内环的设备生产完毕后，需要对110kV盆式绝缘子做以细致的局部放电检查，对出厂检测合格产品进行安装后的再次检测，多次检测保障其功用稳定。当在出厂、运输、安装等流程下发现不合格产品时，需要立即返厂重新处理，处理结束再次接受局放检查，合格后方可出厂。
针对不合格盆式绝缘子做出缺陷故障排查措施，比如使用X光透视，经检测发现设备内外并无气泡等杂质问题缺陷出现，但发现另一批次不带有法兰结构、附带全屏蔽内环的设备通过率较高，几乎没有不合格产品出现。因此对法兰结构和全屏蔽内环做出设计结构、施工安装、应用原理等因素下的分析，发现盆式绝缘子会因为浇注材料发生收缩情况，导致外圈法兰结构将会在浇注完成后，与浇筑体之间存在缝隙，且该缝隙各处数值并不均匀，实践运行中该缝隙内将充满空气。当对该缝隙内充入六氟化硫时，局放检查结果均合格，由此可推测，空气缝隙将产生设备的局放不稳定后果。
屏蔽内环主要负责将空气屏蔽在外，而产生局放不稳定则正是由于法兰和浇注体间存在空气缝隙，因此可作出如下检测验证推断。第一，绝缘子设备的不同批次产物进行比较，发现有无屏蔽内环和屏蔽范围等因素将会对局放检查结果产生一定影响，全屏蔽内环将很少出现局放现象。第二，当法兰和浇注体中间出现缝隙且填满空气后，局放现象比例较大;将缝隙内填充六氟化硫，则局放检查合格[1]。
2 电场仿真计算分析
对盆式绝缘子进行产品结构分析，根据局放检查结果，对不稳定区域的位置做出标记，针对该位置探究其故障原因，进行有限元的电场仿真分析，提出三个仿真方案，并结合理论分析方案的适用性。方案一采用仿照实际生产的方法，在图纸上模拟电场进行分析，以设计中的正确安装模型为例，做以准确数值探究。方案二是采用人为措施，直接在模拟路径中建立因安装不规范导致的法兰金属缺陷，对该模型进行仿真数值分析。方案三则是对全屏蔽内环结构下的盆式绝缘子进行模型仿真，计算其数值。
在该仿真计算过程中，应控制变量，首先保证加载电压、导体都采用同一规格，比如加载导体电压为425kV环境下进行测试。另外要将屏蔽环和法兰皆加载电压为0伏特，并控制模拟中的气息宽度为1.5毫米。方案一和二采用的是部分屏蔽结构下的内环装置，其内环弧角也要保持统一，该方案中设置为80°，方案三使用全屏蔽的内环。
方案一，根据电场仿真结果计算，局放异常的疑似部位其场强数值最大可达到2.52kV/mm，而且检出位置主要位于未施加屏蔽范围之中。在实际生产图纸中的空气设计基础数值为3.00kV/mm，因该仿真计算数值远远小于标准要求，所以在其电场验证中可知设计及理想实践阶段并无问题。
方案二，该方案下选用了三种不同的法兰错误安装方式，对其分别做出仿真计算，采用的区分办法是利用螺栓结构控制不同安装方式下的气隙分布情况。第一种方法是将两个螺栓分别以180°、140°角度相对方向锁紧，锁紧距离需要比正常情况下的数值较短一些，由此便可将偏移气隙变小。第二种方法仅仅将一个螺栓用140°角度锁紧，其锁紧距离也比正常数值要小。第三种方式将两个螺栓用140°和120°相同方向进行锁紧，距离短于正常锁紧且减少气隙。
第一種方法在120°偏移的方案仿真结果中，当偏移量超过0.6mm（即没有屏蔽范围内的缝隙气隙最小的宽度小于0.9mm）时，疑似问题部位的的最大场强值超过缝隙气隙设计基准值3kV/mm（缝隙气隙实为空气），不符合设计要求[2]。第二种方法在140°偏移的方案仿真结果中，当偏移量超过0.4mm（即没有屏蔽范围内的缝隙气隙最小的宽度小于1.1mm）时，疑似问题部位的最大场强值超过缝隙气隙设计基准值3 kV/mm，不符合设计要求。第三种方法在180°偏移的方案仿真结果中，当偏移量超过0.6mm（即没有屏蔽范围内的缝隙气隙最小的宽度小于0.9mm）时，疑似部位的最大场强值超过缝隙气隙设计基准值3 kV/mm，不符合设计要求。根据方案二的模拟数据，在法兰安装过程中，当设计要求一定时，为达到设计需求的规定，需要将未屏蔽部位范围中的缝隙宽度大于1.1毫米。
方案三，将盆式绝缘子进行内部的全屏蔽生产设计，对其模拟数据的基础数值设置与方案二相同，分别为120°、140°、180°的偏移情况，由此得出了仿真计算结果，不同偏移角度将取得不同的偏移量，由此带来了不同数值的最大场强数据。由数据可知，当使用全屏蔽内环作为分析对象时，其电场数据呈现相对平和趋势发展，有效优化了缝隙部位的电场表现性能，在所有的电场数据中，都小于3.00kV/mm，即符合设计基准值的要求。
3 分析结果试验验证
仿真计算结果得出后，选取8只不合格的设备再次进行局放检查，并按照上述结论进行调整，以此验证分析结果的适用性。对盆式绝缘子按照统一的测试方法进行测试，其测试结果都由不合格变为合格。取其中1只测试为例，该盆式绝缘子在最后一次测试为不合格时，其B相未屏蔽部分气隙最小处为0.53mm，通过工频耐压局放测试，其局放测试图谱不符合设计标准。起始放电电压为251 kV，测试的局放量为20pC，大于2pC的设计要求值，试验结论为不合格。
通过使用螺栓设备对其气隙分布进行调节，将范围内分布变得均匀，此时测得气隙的平均宽度是1.48毫米，继而将其经过工频耐压的局部放电检测，其检测图谱的数值显示符合设计标准。经测试该绝缘子局放量为0.76pC，小于2pC的设计要求值，试验结论为合格。另外检测了全屏蔽内环下的16只设备，经多次反复检查，局放检测数值均为合格。
结论：综上，通过仿真计算的分析过程，可确定局部放电的偶发现象主要原因是设备浇注体和法兰中间气隙构造不均，由此导致局放不稳定。根据解决方案所示方法，处于屏蔽内环盲区范围内，金属法兰作用效果将会受到安装质量的影响，其中偏移量越大将会造成的局放情况影响力便越大。针对上述问题，将已生产盆式绝缘子进行设备调节，使用螺栓设备来将法兰气隙均匀程度做以优化，可在危害发生前期做以预防;若想根本性解决该问题，需要将盆式绝缘子的生产构造加以改变，使用全屏蔽内环结构来杜绝局放不稳定问题。
参考文献
[1]黄国良，郑皓元，钱昊等.GIS设备内部盆式绝缘子放电缺陷的现场分析[J].湖南电力，2018，38（03）：53-56.
[2]吴娜. 高压盆式绝缘子电场优化研究[D].上海电力学院，2017.
河南平芝高压开关有限公司，河南 467000
关键词：电网运营;盆式绝缘子;局放不稳定
1 查找局放不稳定现象原因
在带有法兰且未使用全屏蔽内环的设备生产完毕后，需要对110kV盆式绝缘子做以细致的局部放电检查，对出厂检测合格产品进行安装后的再次检测，多次检测保障其功用稳定。当在出厂、运输、安装等流程下发现不合格产品时，需要立即返厂重新处理，处理结束再次接受局放检查，合格后方可出厂。
针对不合格盆式绝缘子做出缺陷故障排查措施，比如使用X光透视，经检测发现设备内外并无气泡等杂质问题缺陷出现，但发现另一批次不带有法兰结构、附带全屏蔽内环的设备通过率较高，几乎没有不合格产品出现。因此对法兰结构和全屏蔽内环做出设计结构、施工安装、应用原理等因素下的分析，发现盆式绝缘子会因为浇注材料发生收缩情况，导致外圈法兰结构将会在浇注完成后，与浇筑体之间存在缝隙，且该缝隙各处数值并不均匀，实践运行中该缝隙内将充满空气。当对该缝隙内充入六氟化硫时，局放检查结果均合格，由此可推测，空气缝隙将产生设备的局放不稳定后果。
屏蔽内环主要负责将空气屏蔽在外，而产生局放不稳定则正是由于法兰和浇注体间存在空气缝隙，因此可作出如下检测验证推断。第一，绝缘子设备的不同批次产物进行比较，发现有无屏蔽内环和屏蔽范围等因素将会对局放检查结果产生一定影响，全屏蔽内环将很少出现局放现象。第二，当法兰和浇注体中间出现缝隙且填满空气后，局放现象比例较大;将缝隙内填充六氟化硫，则局放检查合格[1]。
2 电场仿真计算分析
对盆式绝缘子进行产品结构分析，根据局放检查结果，对不稳定区域的位置做出标记，针对该位置探究其故障原因，进行有限元的电场仿真分析，提出三个仿真方案，并结合理论分析方案的适用性。方案一采用仿照实际生产的方法，在图纸上模拟电场进行分析，以设计中的正确安装模型为例，做以准确数值探究。方案二是采用人为措施，直接在模拟路径中建立因安装不规范导致的法兰金属缺陷，对该模型进行仿真数值分析。方案三则是对全屏蔽内环结构下的盆式绝缘子进行模型仿真，计算其数值。
在该仿真计算过程中，应控制变量，首先保证加载电压、导体都采用同一规格，比如加载导体电压为425kV环境下进行测试。另外要将屏蔽环和法兰皆加载电压为0伏特，并控制模拟中的气息宽度为1.5毫米。方案一和二采用的是部分屏蔽结构下的内环装置，其内环弧角也要保持统一，该方案中设置为80°，方案三使用全屏蔽的内环。
方案一，根据电场仿真结果计算，局放异常的疑似部位其场强数值最大可达到2.52kV/mm，而且检出位置主要位于未施加屏蔽范围之中。在实际生产图纸中的空气设计基础数值为3.00kV/mm，因该仿真计算数值远远小于标准要求，所以在其电场验证中可知设计及理想实践阶段并无问题。
方案二，该方案下选用了三种不同的法兰错误安装方式，对其分别做出仿真计算，采用的区分办法是利用螺栓结构控制不同安装方式下的气隙分布情况。第一种方法是将两个螺栓分别以180°、140°角度相对方向锁紧，锁紧距离需要比正常情况下的数值较短一些，由此便可将偏移气隙变小。第二种方法仅仅将一个螺栓用140°角度锁紧，其锁紧距离也比正常数值要小。第三种方式将两个螺栓用140°和120°相同方向进行锁紧，距离短于正常锁紧且减少气隙。
第一種方法在120°偏移的方案仿真结果中，当偏移量超过0.6mm（即没有屏蔽范围内的缝隙气隙最小的宽度小于0.9mm）时，疑似问题部位的的最大场强值超过缝隙气隙设计基准值3kV/mm（缝隙气隙实为空气），不符合设计要求[2]。第二种方法在140°偏移的方案仿真结果中，当偏移量超过0.4mm（即没有屏蔽范围内的缝隙气隙最小的宽度小于1.1mm）时，疑似问题部位的最大场强值超过缝隙气隙设计基准值3 kV/mm，不符合设计要求。第三种方法在180°偏移的方案仿真结果中，当偏移量超过0.6mm（即没有屏蔽范围内的缝隙气隙最小的宽度小于0.9mm）时，疑似部位的最大场强值超过缝隙气隙设计基准值3 kV/mm，不符合设计要求。根据方案二的模拟数据，在法兰安装过程中，当设计要求一定时，为达到设计需求的规定，需要将未屏蔽部位范围中的缝隙宽度大于1.1毫米。
方案三，将盆式绝缘子进行内部的全屏蔽生产设计，对其模拟数据的基础数值设置与方案二相同，分别为120°、140°、180°的偏移情况，由此得出了仿真计算结果，不同偏移角度将取得不同的偏移量，由此带来了不同数值的最大场强数据。由数据可知，当使用全屏蔽内环作为分析对象时，其电场数据呈现相对平和趋势发展，有效优化了缝隙部位的电场表现性能，在所有的电场数据中，都小于3.00kV/mm，即符合设计基准值的要求。
3 分析结果试验验证
仿真计算结果得出后，选取8只不合格的设备再次进行局放检查，并按照上述结论进行调整，以此验证分析结果的适用性。对盆式绝缘子按照统一的测试方法进行测试，其测试结果都由不合格变为合格。取其中1只测试为例，该盆式绝缘子在最后一次测试为不合格时，其B相未屏蔽部分气隙最小处为0.53mm，通过工频耐压局放测试，其局放测试图谱不符合设计标准。起始放电电压为251 kV，测试的局放量为20pC，大于2pC的设计要求值，试验结论为不合格。
通过使用螺栓设备对其气隙分布进行调节，将范围内分布变得均匀，此时测得气隙的平均宽度是1.48毫米，继而将其经过工频耐压的局部放电检测，其检测图谱的数值显示符合设计标准。经测试该绝缘子局放量为0.76pC，小于2pC的设计要求值，试验结论为合格。另外检测了全屏蔽内环下的16只设备，经多次反复检查，局放检测数值均为合格。
结论：综上，通过仿真计算的分析过程，可确定局部放电的偶发现象主要原因是设备浇注体和法兰中间气隙构造不均，由此导致局放不稳定。根据解决方案所示方法，处于屏蔽内环盲区范围内，金属法兰作用效果将会受到安装质量的影响，其中偏移量越大将会造成的局放情况影响力便越大。针对上述问题，将已生产盆式绝缘子进行设备调节，使用螺栓设备来将法兰气隙均匀程度做以优化，可在危害发生前期做以预防;若想根本性解决该问题，需要将盆式绝缘子的生产构造加以改变，使用全屏蔽内环结构来杜绝局放不稳定问题。
参考文献
[1]黄国良，郑皓元，钱昊等.GIS设备内部盆式绝缘子放电缺陷的现场分析[J].湖南电力，2018，38（03）：53-56.
[2]吴娜. 高压盆式绝缘子电场优化研究[D].上海电力学院，2017.
河南平芝高压开关有限公司，河南 467000