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。     

330kV线路避雷器的开发和应用

介绍了330 kV线路型无间隙金属氧化物避雷器的主要性能参数的确定,以及通过避雷器电位分布的实际测量,优化避雷器的均压结构;对安装在杆塔上的330 kV线路避雷器,采用在避雷器高压端加装直径为1m的均压环,在第一节和第二节避雷器元件间安装均压环的均压措施,使得避雷器的最大电位分布不均匀系数小于或等于13.56%,保证了避雷器的可靠运行;提出了避雷器在不同类型的杆塔上的两种安装及避雷器安装点的选取原则.开发的避雷器已在陕西省多条330 kV线路上应用,取得了显著的防雷效果.     

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。     

安装高度对瓷套式氧化锌避雷器电位分布影响的研究

安装高度对瓷套式氧化锌避雷器的电位分布有重要的影响。首先针对一500kV瓷外套式氧化锌避雷器,建立其有限元计算模型,分析了其最大持续运行电压条件下的电位分布,同时采用光纤-电流法完成了相关的实验,验证了计算方法的有效性。然后分析了安装高度对500kV、220kV、110kV瓷套式氧化锌避雷器电位分布的影响。发现:改变安装高度对110kV、220kV避雷器的电压分布影响较小,但是增大安装高度可使500kV上节和下节避雷器的电压分布系数趋于理想。     

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。     

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。     

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。     

特高压交流氧化锌避雷器电位分布仿真计算与分析

为得到特高压交流氧化锌避雷器电位分布情况,采用有限元数值计算方法,建立三维模型,对1 000 kV交流氧化锌避雷器的电场进行仿真计算,得到避雷器的电位分布及氧化锌电阻片的容性电流值。应用光纤—电流法进行带电试验,测量了氧化锌电阻片的容性电流,经计算结果与测量结果对比验证了仿真模型的准确性。文中从氧化锌电阻片相对介电常数大小和均压环罩入深度角度,分析了影响避雷器电位分布均匀程度的因素。结论:氧化锌避雷器电位分布均匀程度随氧化锌电阻片相对介电常数的增大而提高;下层均压环罩入深度不变时,最上节避雷器电压分布系数随上层均压环罩入深度增大而变理想。     

换流阀的通断对阀塔避雷器均压环表面电场的影响

为分析换流阀的通断对阀塔避雷器均压环的影响,采用静电场有限元数值方法,在阀厅整体模型中,对阀塔避雷器均压环表面的电场分布情况进行分析。首先基于12脉动整流电路的原理,分析了换流阀各阀组件在计算时的加载方式,然后结合仿真得到阀厅设备在额定功率和轻载运行时的电位波形。采用静电场瞬时加载法求解,得到各种运行工况下阀塔避雷器均压环场强分布云图和最大值分布规律。通过分析阀塔避雷器均压表面的最大场强与换流阀的导通截止状态发现,在当前设计方案及配置条件下,截止状态下的阀塔避雷器均压环最大场强较导通状态下偏高。这表明换流阀在截止时对周围均压环电场产生的影响较开通时影响更大,这为后续阀厅金具设计优化提供更切合实际、更为准确的计算思路,具有重要的指导意义。     

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。     

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%)。     

计及金属塔和母线效应的悬挂式避雷器电场计算及结构优化

建立了悬挂于金属塔上计及高压母线效应时的金属氧化物避雷器三维静电场模型,利用有限元数值方法计算了这一静电场分布.定义了避雷器阀片电压偏差,提出了以阀片电压偏差最小化为目标的避雷器设计方法.研究了均压环的不同组合、均压环小环径和阀片的介电常数对阀片电压最大偏差的影响.利用最小二乘法和分离变量法拟合了目标函数与均压环直径、悬挂高度的关系,为避雷器的结构优化奠定了理论基础,也为其他电力设备的优化提供了一条途径.     

一种计算MOA电位分布的新方法

通过“先场后路、场路结合”的数值计算方法，分析了氧化锌避雷器（ＭＯＡ）沿轴向高度的电位分布情况，并讨论了参数对电位分布的影响以及改善电位分布的措施。     

750 kV系统用无间隙金属氧化物避雷器的研究与开发

介绍了750kV系统用无间隙金属氧化物避雷器的结构和主要性能指标。其中，对避雷器的电位分布采用有限元法进行了计算，对其加装并联电容前后的电位分布也进行了分析比较；对避雷器的抗震性能采用有限元法进行计算和分析；并按IEC 60099-4标准规定对避雷器的污秽性能进行了试验验证。分析计算和试验表明：该避雷器的最大电位分布不均匀系数为1.09，能满足长期运行的要求；可用于地震烈度为8度的地区和Ⅲ级污秽地区使用，还可适用于海拔2000m地区。     

均压环对复合绝缘子电场分布影响的研究

建立数学模型计算了复合绝缘子的沿面电场分布,利用有限元法计算了220kV线路复合绝缘子不安装均压环及安装不同形状尺寸均压环时沿面场强分布和电位分布。分析了均压环各因素变化对电场分布改善效果的影响,指出环径和罩深对端部电压分布改善效果明显,管径对电场分布改善效果好,根据各因素的综合影响,推荐了220kV复合绝缘子均压环的结构参数。     

750 kV避雷器阀片电压最大偏差的多变量拟合

利用有限元法建立和分析了750 kV避雷器置于地面时的2D轴对称静电场模型,提出了以避雷器阀片电压偏差最小化为目标函数的避雷器设计方法。在拟合目标函数与各均压环直径、悬挂高度单变量的基础上,结合最小二乘法,求解出阀片电压最大偏差与所有均压环直径和悬挂高度的多变量关系。设定这些变量的取值范围后,求取了该表达式的最小值,从而设计出了阀片电压偏差最小时的所有均压环排列。该最小值与有限元计算结果的一致性说明,多变量拟合所得阀片电压最大偏差与各均压环尺寸间的关系揭示了物理量间的内在规律,为优化设计避雷器甚至其它电力设备提供了一条途径。     

110kV珠西线采用氧化锌避雷器提高耐雷水平的研究

回顾了国际上应用合成绝缘ＺｎＯ避雷器在输电线路防雷上的作用，结合１１０ｋＶ珠西线的具体情况对安装避雷器前后耐雷水平的提高与安装方式作了具体的计算、分析，最后对前一段时间避雷器的运行情况作了小结。     

大型空心电力电抗器均压环设计

本文把电场计算和电路分析相结合用于大型高压空心电力电抗器均压环的设计,给出了一个完整的设计流程.首先由电场计算求取电抗器各部分的对地分布电容和匝间电容,进而用电路分析的方法求取方波电压作用下电抗器线圈的初始电位分布,再由初始电位分布的合理与否决定均压环的几何尺寸、安装位置和安装数目.     

氧化锌避雷器阀片电位分布测量系统的研制

为了更加准确的研究氧化锌避雷器(MOA)阀片的电位分布,采用光纤-电流法研制了一种新型MOA阀片电位分布测量系统。此系统只需将传感器安装到MOA中即可得到任意电压下的MOA阀片电位分布曲线,大大提高了试验的工作效率和准确度。用该系统测量500kV电站用MOA阀片的电位分布和用有限元软件AN-SYS计算试验的MOA阀片的电位分布的结果一致性较好,证明了该测量系统实用性很好。     

超高压同塔双回输电线路复合绝缘子电位分布研究

沿绝缘子串电场分布不均匀,确定并控制绝缘子串电位分布特别重要.基于有限元方法,考虑铁塔、分裂导线、避雷线等因素的影响建立了超高压输电线路复合绝缘子三维电场仿真计算模型,从而计算得到了沿复合绝缘子的电位、电场分布曲线.分析讨论了均压环、绝缘子型号对复合绝缘子电位、电场分布影响的规律和特点.结果显示:均压环对复合绝缘子两端附近电位、电场分布改善效果显著,安装了均压环后绝缘子各部分电场强度更小,沿绝缘子电位分布更为均匀;不同吨位的复合绝缘子电位分布稍有不同,绝缘子靠近高压端电位分布基本一致,靠近接地端相同长度绝缘距离大吨位绝缘子承担电压较高.