基于有限元的无间隙氧化锌避雷器电阻片电位分布计算与影响因素分析

为研究表面污秽、引线布置、电阻片材料对避雷器电阻片电位分布的影响。提出一种基于有限元法的复合绝缘护套无间隙氧化锌避雷器模型,并采用有限元仿真软件COMSOL进行建模仿真研究。研究结果表明:避雷器表面污秽电导率对电阻片电压分布无影响;随引线布置角度的增大,避雷器电阻片电压分布越不均匀;随电阻片材料相对介电常数的增大,其电压分布逐渐均匀。研究结果有助于延长避雷器的使用寿命,维护电网的安全稳定运行。     

500 kV瓷套式氧化锌避雷器电位分布的有限元分析与实验研究

荷电率是设计氧化锌避雷器的一项关键指标。针对一500 kV瓷外套式氧化锌避雷器,首先应用有限元方法,通过设置合理的计算边界来简化开域电场问题的求解,并采用耦合自由度的方法解决电位悬浮导体问题,计算了避雷器中的电位分布;接着在避雷器最大持续运行电压下,采用光纤-电流法,通过测量避雷器中电阻片的轴向电压分布,验证了计算方法的正确性和有效性;然后分析了计算边界大小、均压环参数、安装高度等对电位分布的影响。发现:增大安装高度,可使上节和下节MOA的电压分布系数趋于理想;下均压环对改善电位分布的作用最为显著。     

1000 kV交流系统GIS用罐式避雷器电位分布测量的研究

1 000 kV交流系统GIS用罐式避雷器的电位分布影响特高压输变电系统的可靠运行,为此针对其结构制定了电位分布的测量方案,并对因测量时改变结构而引起的一些影响因素进行了分析。通过改变伸缩连接杆的长度以改变均压环的罩入深度,调节均压环与均压环、均压环与均压罩之间的距离等多种方式调节均压装置的结构,并采用光纤-电流法进行测量,对数据进行分析比较得到了最优结构的参数,结果表明,电位分布不均匀系数经优化后完全满足规定值(15%)。     

微分进化算法结合有限元应用于避雷器均压环优化

避雷器安装均压环能有效改善电阻片的电压承担率分布情况,均压环优化是以均压环管径、环径、罩入深度为优化自变量,最大电压承担率umax和均压环表面最大场强Emax为因变量,其中,umax为目标函数,Emax小于起晕场强为约束条件,均压环的最优参数难于求解但易于评估。为解决这一问题,采用微分进化算法结合有限元对750 kV避雷器均压环进行了优化计算,优化结果表明:优化后的避雷器电阻片电压承担率分布均匀程度改善明显,电阻片最大电压承担率umax由1.429降低至1.108,均压环表面最大场强由2.555 kV/mm改善至1.673 kV/mm,均满足相关标准要求。     

新型数字式MOA电位分布测量系统的研制

为了真实反映MOA的电位分布,笔者介绍了一种新型全数字式金属氧化物避雷器电阻片电位分布的测量系统。该系统传感器以超低功耗MSP430微处理器为核心,采用ARM7作为信号处理单元。测量时只需将传感器安装到避雷器电阻片中间,即可在计算机屏幕上得到任意电压下整只避雷器的电位分布曲线与不同高度下流过电阻片中的电流波形以及畸变程度。电流波形畸变能正确反映出电位分布的不均匀性,该测量系统解决了以往避雷器电位分布测量不准确的问题。通过对实验室与现场750kV电站用氧化锌避雷器电阻片的电位分布进行测量,证明了该系统的优越性。     

220KV悬挂式合成套无间隙避雷器均压环的设计

提出了一种采用模拟电荷、矩阵变换与基尔霍夫电流定律相结合的方法来全面分析计算避雷器的电位分布，分析计算了２２０ｋＶ悬挂式合成套氧化锌避雷器的均压环的深入深度及半径。安装该均压环后，在各种安装方式下避雷器的电位分布都能满足要求。     

均压环结构对800kV罐式避雷器电位分布影响分析

800kV罐式避雷器电阻片电压分担的均匀性对避雷器的可靠运行意义重大。文中通过Ansys软件分析800kV罐式避雷器的电位分布,通过调整均压环两环间距、均压罩高度、均压罩直径等尺寸,分析各尺寸变化对800kV罐式避雷器电位分布及电场强度的影响规律,旨在为超高压以上等级罐式避雷器的设计提供技术支持。     

750 kV绝缘子串电位分布仿真及试验研究

采用有限元数值分析法,针对750 kV交流输电线路绝缘子片数及均压环配置,对绝缘子串电位分布进行了计算分析,比较了均压环均压深度、环径、管径及绝缘件介电常数对绝缘子电位分布的影响;对典型配置绝缘子"I"串进行了电位分布的测量研究,并将试验和计算的结果进行了对比分析。研究表明,均压环均压深度及环径对绝缘子电位分布影响较大,均压环管径及绝缘件介电常数对电位分布影响不明显;试验与计算的绝缘子最高分布电压百分比基本一致。     

特高压无间隙金属氧化物避雷器均压电容柱电位分布研究

超、特高压避雷器电位分布的改善通常采用综合均压措施,即在高压端加均压环,同时在避雷器元件上并联均压电容柱。虽然均压电容柱能有效改善避雷器电压分布,但也带来了性能难以检验及参数选择不当会使避雷器运行可靠性下降等诸多不安全因素。通常均压柱中电容器电容比避雷器电阻片电容小很多,电容柱自身的电位分布比电阻片柱更不均匀,局部电容器的荷电率很高,会导致其加速老化,直至毁坏。文中采用有限元法建立1 000kV交流系统无间隙金属氧化物避雷器挂网运行时的三维仿真模型,在给定的均压环配置基础上,计算分析了均压电容柱的电位分布,得出电容值和电容器、垫片的排布对电容柱电位分布的影响显著,特别是避雷器元件两端靠近法兰的电容器承担的电压需要关注,必须合理选择电容器参数,为特高压避雷器均压电容器参数的合理选取提供参考依据。     

特高压氧化锌避雷器电压分布的计算与试验

在特高压电网中,避雷器电压均匀分布是避雷器安全稳定运行的基础。通过电磁场计算和电路分析——场—路结合方法,计算特高压氧化锌避雷器电阻片的电压分布特性。通过试验调整均压环和施加集中电容改善避雷器的电压分布,使电压分布不均匀系数控制在±10%内。     

应用有限元法计算氧化锌避雷器电位分布

应用有限元法计算了具有开域边界的氧化锌避雷器的电位分布。通过设置人工截断边界,将开域电场问题转化成有界域电场问题,并在人工截断边界上采用渐近边界条件。对于氧化锌避雷器中存在大量的电位悬浮导体问题,则采用虚拟齐次强加边界法加以解决。对330kV和500kV氧化锌避雷器电位分布进行了计算和测量,结果验证了该文方法的正确性和有效性,并得出以下结论：随着安装高度的增加,阀片分布将趋于均匀;在高压端加装均压环会大大降低阀片的最大电位承担率,改善阀片的电位分布。与基于模拟电荷法的其它方法相比,该文方法简单、通用,可以充分利用已有的有限元计算程序,很好地满足了工程应用和设计的需要。     

氧化锌避雷器电阻片柱电压分布光电测量

本文提出了一种新型的氧化锌避雷器电阻片泄漏电流光电测量方法。应用此套装置对110kV氧化锌避雷器模型电压分布进行了测量并和电压分布理论计算值进行了比较分析；在实测基础上，提出了改善110kV,220kV氧化锌避雷器电压分布的措施。     

氧化锌避雷器电阻片柱电压分布光电测量

本文提出了一种新型的氧化锌避雷器电阻片泄漏电流光电测量方法;应用此套装置对110kV 氧化锌避雷器模型电压分布进行了测量并和电压分布理论计算值进行了比较分析;在实测基础上,提出了改善110kV、220kV 氧化锌避雷器电压分布的措施。     

1000kV瓷外套MOA电位分布计算与试验

MOA是积极开展1000kV交流特高压电网建设不可缺少的电力设备之一。为研究1000kVMOA的杂散电容分布变化对电位分布的影响及均压措施的选取,依据实体模型建立了支柱式避雷器的2D轴对称有限元模型,对其电位分布进行了计算;分析了影响避雷器电位分布的多种因素,以电阻片电压偏差为目标函数对均压措施进行了讨论。在避雷器最大持续运行电压下,用光纤-电流法测量避雷器中电阻片轴向电压分布的结果与计算结果相比较,结果表明理论计算值与实际测量值趋势基本一致,最大偏差为7.7%。最后给出了电压偏差分布较为合理的一种结构设计方案。     

1000kV罐式避雷器在中国的发展及应用

为了制造满足中国特高压示范工程(晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程)要求的1000kV罐式避雷器(简称避雷器)产品,电科院东芝避雷器有限公司(简记为ETA)在500、750kV瓷外套避雷器用氧化锌电阻片的基础上对电阻片进行了改良,降低了电阻片伏安曲线的非线性,提高了能量吸收能力,从而使避雷器具有足够的能量吸收裕度和良好的保护特性;避雷器使用独特的均压罩结构和精确的电位分布控制技术,在不使用均压电容的情况下将避雷器的电位分布不均匀系数控制在1.10以下。内部采用绝缘管的结构可以确保避雷器在运输与地震时承受较高的震动冲击。在2008-12进行的168h的带电考核试验时,避雷器的泄露电流非常稳定,并且避雷器稳定运行至今,证明了ETA制造的1000kV罐式避雷器完全可以满足中国特高压项目的要求。     

一起氧化锌避雷器故障原因分析与思考

对一起110 kV氧化锌避雷器故障进行了分析。对避雷器进行外观检查、解体分析,对电阻片测量绝缘釉厚度以及10 k A冲击电流试验,对电阻片柱电位分布开展有限元仿真分析和实际测量,发现故障是由于该结构避雷器底部金属支撑杆较长,吸潮硅胶绑缚位置较高,吸附装配中残余潮气后对瓷套放电引起。针对此次故障提出了加强避雷器结构设计选型、加强避雷器工艺管控和加强在役设备巡检等3点改进措施,以提高避雷器的运行可靠性。     

500kV避雷器均压环对直流泄漏电流影响

针对500 kV氧化锌避雷器上节0.75U1 mA下泄漏电流测量时,受现场停电检修条件的限制,上部均压环难以拆卸,以至于受均压环的影响,空间离散电流较大,影响测试结果的问题,提出利用屏蔽罩消除均压环影响的方法,总结了几种常见的避雷器泄漏电流测试影响因素。     

基于有限元法的避雷器阻性电流检测的相间干扰计算分析

在线监测氧化锌避雷器阀片电阻可有效反映避雷器运行状态。避雷器实际运行时多呈一字排列且三相距离近,相间干扰对泄漏电流的影响很大。为此,提出了一种新的高压氧化锌避雷器在线监测方法,该方法基于阻容网络模型,通过对避雷器泄漏电流进行测量,采用有限元法计算避雷器部分电容,最后利用迭代算法求解避雷器阀片电阻,可有效消除相间干扰对在线监测的影响。以变电站500k V和220k V避雷器为例,计算出各相避雷器每节的阀片电阻,并与实际测量值进行对比,计算结果和测量结果吻合,验证了该方法的有效性。     

C-GIS 35 kV插拔式避雷器的研究

介绍了一种基于C-GIS的35 kV插拔式避雷器的结构、特点，对避雷器的电位进行了模拟计算，并验证了一套设计方案。通过ANSYS软件施加激励电场，分析发现若不采取均压措施改善电位分布，在长期运行中高压端的氧化锌电阻片会因受到过电压而加速老化，电阻片电位分布不均匀，电阻性能被破坏，从而导致其他电阻片承担电压值增大，最终造成整支避雷器的损坏，使避雷器预期运行寿命缩短。研究结果对插拔式避雷器的设计和参数选取具有重要参考价值。     

氧化锌非线性电阻片微观结构及特性对电流分布的影响

氧化锌（ZnO）非线性电阻片是电力避雷器的核心工作元件，其微观电流分布的非均匀性导致其冲击能量吸收能力的下降，文中建立了基于二维沃罗诺网络（Voronoi Diagram)的ZnO非线型电阻片的微观结构模型，以及晶界层伏安特性（I－V特性）数学物理模型，系统地仿真研究了氧化锌非线性电阻片中微观结构的不均匀性和晶界层I－V特性的差异对电流分布的影响，结果表明电阻片内微观电流分布与电压梯度紧密相关，低电场区和高电场区比较均匀，而在中电场区分布很不均匀，微观结构的不均匀性和晶界层I－V特性的差异都会引起电流集中现象，在中电场区（击穿区）微观结构的不均匀的影响更突出。