交流500kV复合绝缘子内部缺陷对轴向电场分布的影响

复合绝缘子的芯棒和护套间的胶接界面贯通于绝缘子两端,是内绝缘的组成部分。一旦芯棒和护套粘接不紧密,在界面形成的间隙将畸变周围电场分布,高场强的长期作用将对芯棒机械性能造成影响。为了研究界面缺陷对电场分布的影响,以南方电网某交流500kV线路复合绝缘子断裂事故为研究对象,应用有限元分析软件ANSYS建立了该断裂复合绝缘子的整体模型和子模型,计算了芯棒表面存在缺陷时的电场分布。结果表明:气隙处电场强度增大,但不足以引发局部放电。水分渗入后,缺陷尺寸足够大时电场强度将会超过空气的击穿场强,导致局部放电,进一步加速界面粘接性的劣化;护套破损后内部芯棒暴露,芯棒蚀损使得机械性能降低,最终将引发断裂掉串。     

交流110kV复合绝缘子高压端内部气隙尺寸对电场分布的影响

复合绝缘子高压端护套内部存在气隙时导致电场畸变,引起内部局部放电,长期的局部放电可能导致护套击穿,降低芯棒的机械性能,从而引发芯棒断裂。气隙尺寸是影响内部电场畸变的主要原因,应用有限元分析软件COMSOL建立了交流110 k V复合绝缘子气隙三维模型,计算分析了气隙尺寸中跨度、厚度、长度,对内部气隙电场分布的影响。结果表明:相比完好状况,高压端护套内部气隙场强最大值大约提高1.5~4倍,内部气隙承担的场强远高于介质承担的场强。内部气隙场强最大值与跨度、厚度之间呈正相关,与长度之间呈负相关,跨度和长度的影响逐渐减弱,后期趋于平稳,而厚度的影响后期依旧显著。气隙尺寸中跨度、厚度、长度,三者对内部气隙场强的影响存在交互效应,可通过数值分析将其等效成三元三次多项式回归模型。     

GIS盆式绝缘子气隙缺陷下电场变化规律仿真研究

为了研究气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子存在气隙缺陷时的电场变化规律,以800 kV GIS盆式绝缘子为研究对象,建立了三维仿真模型,基于有限元原理仿真计算了GIS盆式绝缘子内部分别含有气泡及缝隙等典型气隙缺陷时的电场分布,并分析了气泡位置及大小、缝隙分布方向及宽度对盆式绝缘子电场的影响规律。仿真结果表明:电场畸变主要出现在缺陷处,气泡表面最大场强比无气泡时增大50%左右,较高场强区气泡表面的场强能够引起气体电离;气泡半径对场强变化的影响不到6%;横向裂缝场强最大增大约1.78倍,远大于径向裂缝场强的变化;径向裂缝越宽,裂缝最大场强越大;横向裂缝越宽,场强畸变越小。     

覆着藻类对110kV复合绝缘子电场分布的影响研究

潮湿环境下绝缘子表层覆着藻类影响其电压分布特征,对输电线路污闪防护影响较大。采用ANSYS仿真计算软件建立110 kV复合绝缘子二维电场计算模型,计算分析藻类生长位置、天气情况、生长状况等因素对绝缘子电场分布的作用规律。结果表明:绝缘子电场呈"U"形分布,在导线端护套与金具的交界处出现电场峰值;藻类生长越靠近高压端电场畸变越严重,低压端伞裙有藻类生长时,电场分布和清洁时大致相同,但球窝处场强减小;雨天时,导线侧金具与伞裙交界处的极大值并没有明显变化,低压端场强明显增大,藻类生长位置与水带交界处电场畸变严重,闪络风险较高;藻类形成干燥带对场强的影响不显著,轴向场强在干燥带处略微增加,低压端伞裙护套交界处电场强度有所减小,发生闪络的风险较低。     

复合绝缘子护套破损的电场分布仿真分析

复合绝缘子是目前输电线路使用量最多的一类绝缘子,研究其存在表面缺陷时的电场分布特性具有重要意义。建立起护套完好状态、不同破损位置及程度时的电场仿真模型,计算可知:绝缘子串高压端护套发生破损时,破损边缘的表面电场强度相比周围明显增大,沿面电场曲线在相应位置会上升;护套破损得越严重,对表面场强和沿面场强的影响越大。     

复合绝缘子沿面电场影响因素分析

研究不同状态下的绝缘子表面电场特征对提高绝缘子可靠性具有重要意义。笔者以220 kV交流复合绝缘子为例,借助于COMSOL有限元软件,对电场分布进行了计算分析,研究了均压环、表面污秽及内部缺陷对绝缘子沿面电场分布的影响。计算结果表明:加装均压环可以大大降低沿面最大电场强度,有效改善表面电场不均匀程度;污秽条件下,伞群和护套交接处电场畸变严重,但畸变程度不足以引发局部放电;粘结面存在空气隙时,气隙附近电场明显畸变,护套内外存在一个较大的电场梯度,当达到一定程度时会造成护套击穿。     

高压输电线路用复合绝缘子内部间隙电场分析

复合绝缘子芯棒与绝缘护套之间出现空气或液体间隙时,间隙周围电场会发生畸变,高场强区域将会出现局部放电,造成复合绝缘子的耐老化性能、机械性能降低。为了精确评估间隙存在对电场分布的影响,以FXBW4-110/100型号的输电线路用复合绝缘子为例,基于ANSYS仿真软件建立复合绝缘子三维有限元模型,分析存在空气或液体间隙时复合绝缘子内部电场的强度,研究间隙尺寸、位置对电场强度分布的影响规律。研究结果表明,空气或液体间隙处电场强度均会增大,液体间隙长度足够大时间隙周围电场强度会超过空气击穿场强,引起局部放电;间隙长度越大或距离导线侧越近,间隙内场强越大,对绝缘子造成的破坏也会越严重。     

复合绝缘子内部缺陷对电场分布特性的影响

对复合绝缘子的缺陷类型、缺陷尺寸和缺陷位置进行仿真计算,获得伞裙沿面的轴向、径向电场分布曲线,计算出伞裙沿面轴向、径向电场的畸变率和最大场强值。结果表明:径向电场对于缺陷的反应更灵敏,通过分析伞裙沿面高压端和低压端径向电场分布规律,能够得到复合绝缘子缺陷的位置与类型等相关信息。     

10kV交联聚乙烯电缆终端主绝缘含空气气隙缺陷试验

为研究电缆终端主绝缘在含有空气气隙缺陷时对电缆终端电场分布的影响,使用基于有限元法的电场仿真软件,建立了静电场下电缆终端含空气类缺陷模型,并进行了相关的电场仿真计算。结合缺陷宽度不同对电场畸变程度的影响,着重分析了电场畸变最大值的分布规律。该规律显示电缆缺陷的宽度与电场畸变的程度成反比例关系,且最大电场场强值已超过正常的电场场强分布规定值。为验证电场仿真的正确性,采用振荡波电压法进行电缆终端含有空气气隙的相关试验,试验指出空气气隙会引发明显的局部放电现象,继而验证了该类缺陷会引起明显的电场畸变。     

缺陷对交流1100kV GIL三支柱绝缘子电场分布影响的仿真

缺陷及导电微粒会严重畸变气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)用三支柱绝缘子的电场分布,甚至引发击穿、放电故障.该文分析特高压(UHV)GIL内可能存在的缺陷及来源,应用有限元仿真软件COMSOL研究了界面缺陷、内部气泡和导电颗粒对三支柱绝缘子电场分布的影响.结果表明,嵌件界面剥离和中心导体气隙对绝缘子电场分布有着相似的影...     

110kV复合绝缘子高压侧护套开裂故障原因分析

采用宏观形貌观察、扫描电镜微观形貌观察、断口形态分析、后退角测量及傅立叶红外光谱分析等方法,分析了某在役110 kV复合绝缘子高压端护套开裂原因,阐述了护套开裂的完整过程及开裂机制。结果表明,复合绝缘子高压端护套开裂主要因为黏结质量不合格,使得高压端护套与金具的胶结层内形成气孔,在电场的长期作用下,气孔处发生局部放电,并引发金具温度升高,加速了高压端硅橡胶护套的老化;此外,裂纹位于护套变截面处,该部位应力较集中,也加速了裂纹的扩展。为了防止绝缘子护套再次开裂,提出加强对输电线路在役复合绝缘子的监督工作等建议。     

棒形悬垂复合绝缘子芯棒脆断的原因及预防对策

通过对500kV棒形复合绝缘子高压端芯棒脆断事故发生原因的分析,指出其主要原因为绝缘子串电压分布严重不均匀及均压环设计、安装不规范而引起导线端电场畸变,加速了硅橡胶护套的电蚀穿孔所致.提出了将原下垂式线夹更换为上扛式防电晕线夹,作导线挂点“八”字型改造,在复合绝缘子导线侧加挂玻璃绝缘子;采用非标准长度的复合绝缘子与玻璃绝缘子组合成串等对策,以改善复合绝缘子的电场分布,降低导线端所承受的电压,消除畸变电场,预防芯棒脆断.实践表明,改进效果良好.     

Modeling of DC Flashover on Ice-Covered HV Insulators Based on Dynamic Electric Field Analysis

In this paper, a model based on dynamic electric field analysis has been developed to predict the flashover voltage of the ice-covered HV insulators, under dc voltage. The potential and electric field calculation models before and after air gap breakdown are built respectively based on finite element method (FEM). The arc initiation process is determined based on the model before air gap breakdown. The critical applied voltage and leakage current to maintain an arc with certain length are obtained based on the electric field calculation model after air gap breakdown and the U-I characteristic of the arc. Moreover, the improved Hampton criterion has been employed to determine the critical flashover of the ice-covered insulator. The results obtained from the dynamic electric field analysis model have been compared with other mathematical and experimental results of other researchers and got a great agreement.     

旋转法带电检测直流合成绝缘子技术的研究

直流合成绝缘子的电场法带电检测研究表明 ,合成绝缘子具有导通性内绝缘缺陷时 ,该处轴向电场分布曲线存在畸变 ,据此设计了基于旋转法的直流电场检测仪 ,并用它在实验室中研究了电场法带电检测的可行性。现场试验表明绝缘子良好时直流电场分布曲线呈“U”型 ,有导通性缺陷时曲线在缺陷部位下陷 ,基于旋转法的直流电场检测仪实现了输电线路直流绝缘子周围电场的便携式测量     

1000kV交流复合绝缘子串电场分布计算及均压环设计

1 000kV复合绝缘子的结构特点导致了其电位分布很不均匀,高压端金具附近的强场区会使绝缘介质和金具表面发生电晕放电,如何设计均压环使绝缘子沿面电场分布得到改善,对输电线路的安全运行具有重要的意义。本文基于ANSYS有限元软件建立1 000kV复合绝缘子的三维模型,计算无均压环时和有均压环时的复合绝缘子沿面电场强度分布和电压分布,具体分析了大小均压环的位置、环径、管径对复合绝缘子沿面电场强度的影响,并确定均压环的最佳位置和结构参数。计算结果表明,有均压环时均压环表面,高压端金具表面及绝缘护套表面的最大场强均可达到要求。     

110kV合成绝缘子沿面电场分布的研究

在建立数学模型的基础上计算合成绝缘子沿面场强，利用二次插值有限元法计算ll0kV合成绝缘子电场分布和相同边界条件的空气间隙的电场分布情况；并将不同边界条件下的合成绝缘子的电场分布计算结果进行比较分析，结果表明在改善绝缘子电场分布的三种方法中以外加装均压环的效果最好。     

轴向磁通永磁同步电机气隙磁场解析计算

针对双定子单转子表面嵌入式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁场进行了解析研究。建立了气隙磁场的解析模型,将轴向磁通电机等效成直线电机并建立了等效面电流模型来求解空载工况下的气隙磁场。根据电磁场理论中的唯一性定理,给出了满足泊松方程的边界条件,并将分离变量法应用于泊松方程的解析解来计算电机三相定子电枢绕组作用下的气隙磁场。通过将空载下的气隙磁场与电枢绕组作用下的磁场叠加来预测电机负载工况下的气隙磁场。最后用三维有限元仿真计算结果与解析模型的计算结果相比较,证明了解析法可以有效地计算轴向磁通电机的气隙磁场,为轴向磁通永磁同步电机的解析分析和优化设计提供了基本手段。     

复合绝缘子断裂机理分析及建议

为了提高复合绝缘子生产及运行维护水平,深入分析复合绝缘子断裂机理。通过进行吸水性、渗水性及加速老化等多种试验,分析了一起500 kV线路复合绝缘子断裂原因。结果表明,该绝缘子断裂原因是其界面区域长期存在局部放电,加剧芯棒和护套的蚀损与老化所致。同时证明了对于微观界面质量差的复合绝缘子,水分会穿过其完好的硅橡胶护套材料进入存在缺陷的交界面,引发绝缘子老化。基于分析结果,提出在生产及运行维护中预防复合绝缘子断裂的建议。     

覆冰绝缘子交直流闪络场路模型的研究

该文建立了覆冰绝缘子的交直流闪络场路模型,该模型将覆冰绝缘子的闪络分为空气间隙击穿前电弧的起始、空气间隙击穿后电弧在冰表面的发展和临界闪络判定3个阶段。通过对空气间隙击穿前后覆冰绝缘子电场分布的计算,并结合覆冰绝缘子闪络电路模型中电弧的E-I特性和U-I特性,求取覆冰绝缘子的临界闪络电压和电流,进而求取闪络过程中的U-I特性和I-t特性,并可以避免用电路模型采用简化公式计算覆冰各参量所产生的误差。通过与其他理论模型计算结果和真实覆冰绝缘子的试验结果的比较,对该文所建立模型进行了验证。