高压瓷绝缘子的强度与瓷件尺寸的关系

瓷棒的三点弯曲试验和实心及空心绝缘子的悬臂弯曲试验的破坏应力表明,随着绝缘子直径增大,开始时破坏应力急剧下降,当绝缘子具有较大直径时,破坏应力趋近一定值.对于采用悬臂弯曲试验的不同尺寸高压绝缘子,提出了一种新的计算平均韦伯尔系数的方法,求得其具有代表性的值为7.     

提高瓷材料强度利用率的研究

国内生产实践表明,实心棒形支柱绝缘子的弯曲破坏应力平均值一般为瓷材料抗弯强度的30～40％,且强度分散性较大,其标准偏差系数可达25％左右,这是目前我国棒形支柱绝缘子强度性能差的主要问题。本工作对各种胶装结构与强度的关系进行了研究。选用合适的瓷砂和釉及合理的上砂工艺,在工厂生产条件下制备的圆柱形上砂结构的小试样(相当于35kV级),其弯曲破坏应力平均值达到瓷材料试样的70％,产品试样(相当于110kV级)的弯曲破坏应力平均值达瓷材料试样的60％左右,均匀性系数m可达22,大大提高了瓷材料强度的利用率。     

绝缘子电气机械特性的数理统计研究

本文简述了高压线路盘形悬式绝缘子串和电站支柱绝缘子闪络特性(与闪络距离的关系)回归方程,圆柱形支柱绝缘子和纯瓷穿墙套管弯曲破坏应力特性(与危险断面截面积以及胶装比的关系)回归方程,瓷绝缘子工频击穿电压(与击穿距离的关系)回归方程,盘形悬式瓷绝缘子机电破坏负荷特性(与瓷件头部内孔承力面面积的关系)回归方程。介绍了回归方程与实测结果以及国外公式的比较,各种特性的标准偏差回归方程计算结果。附录简述了回归方程计算万法。     

高压支柱瓷绝缘子力学特性分析及断裂机理研究

高压支柱瓷绝缘子断裂故障时有发生,对电力系统的安全稳定运行造成了严重的影响。结合对高压支柱瓷绝缘子的力学特性及断裂事故统计的分析,提出了弯曲力矩作用下和结冰膨胀下的瓷绝缘子断裂模型,系统地研究了瓷绝缘子的断裂机理。基于热-结构耦合场理论,建立了支柱瓷绝缘子的有限元数值计算模型,分析了不同弯矩载荷下和胶装区域发生不同程度结冰膨胀时支柱瓷绝缘子的应力分布情况及所受的最大拉应力变化规律,计算结果有效地验证了本文提出的瓷绝缘子断裂模型。该研究成果可为瓷绝缘子的安装设计和运行维护提供有效的理论指导和技术支持。     

35kV支柱瓷绝缘子机械性能研究

高压支柱瓷绝缘子是发电厂和变电站常用电气设备之一,其质量直接影响着电网安全运行。支柱瓷绝缘子主要对刀闸支柱和硬管母线起机械支撑和绝缘作用,弯曲破坏负荷和扭转破坏负荷是支柱绝缘子重要的性能指标。以35 k V支柱瓷绝缘子为样品,对绝缘子样品进行弯曲破坏验、扭转破坏试验和冻融循环试验以及瓷柱的微观结构分析。试验结果表明:支柱瓷绝缘子扭转破坏负荷和弯曲破坏负荷试验后,发生断裂的瓷柱断面位置和形状有明显的不同;冻融循环试验后支柱瓷绝缘子的扭转破坏负荷未见明显变化,而弯曲破坏负荷明显降低;通过XRD图谱发现,试品支柱绝缘子的瓷柱材料为硅质瓷; SEM测试结果发现瓷柱中有较多的分布不均的带状气孔,气孔的形状和数量不仅影响绝缘子的机械性能,还与其抗温度变化的性能有一定的相关性。     

±1100kV/16kN支柱瓷绝缘子应力分析与选取

为确保±1100 kV/16 kN支柱瓷绝缘子抗弯性能满足要求,通过对样品的三节、四节、五节、六节进行整柱弯曲破坏负荷试验,摸索出多节产品在承受整柱破坏负荷时的应力变化。初步确定,在多节产品的设计过程中,等应力设计具有一定的不合理性。对±1100 kV/16 kN支柱瓷绝缘子的各节应力选取时,要有不小于10%的应力叠装系数。试验证明:选用此种应力分布设计的产品,满足整柱的抗弯性能要求,可以满足±1100 kV特高压工程的需要。     

±800kV支柱瓷芯复合绝缘子与瓷绝缘子 仿真计算比较研究

采用有限元计算方法,分别对瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子在静力及地震动作用下进行计算,对比分析了两种绝缘子在静力及地震谱作用下的位移和应力。在相同外载作用下,±800 kV瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子的最大位移基本一致,瓷芯复合支柱绝缘子应力均匀变化,而瓷支柱绝缘子应力变化较大,瓷根部位置以及伞裙根部的应力值均大于70 MPa。     

水平安装支柱瓷绝缘子断裂故障及弯曲负荷分析

由于运行环境恶劣,管型母线用瓷支柱绝缘子断裂事故时有发生,严重威胁着电网安全可靠稳定运行。介绍了一起500 kV变电站35 kV融冰管母户外瓷支柱绝缘子发生"多米诺骨牌"式断裂,导致管母大面积脱落的事故。现场勘查发现,融冰管母支柱绝缘子为水平安装方式,B、C相绝缘子全部断裂,管母脱落,A相1只绝缘子断裂,管母未脱落。随机抽检A相未断裂的4支柱绝缘子的抗弯曲负荷强度,分别为7.96 kN、10.89 kN、9.72 kN和10.89 k N,未达到设计要求12 kN。另外,瓷支柱绝缘子存在无露砂、无胶装缓冲层、水泥胶合剂有大气孔以及法兰铸铁强度低等质量问题是造成管母大面积脱落的主要原因之一。计算分析了不同工况下水平安装支柱绝缘子的抗弯曲负荷。计算结果表明:水平安装对支柱绝缘子的抗弯曲负荷要求高,12 kN的抗弯曲负荷设计要求无法满足"N-1"(1个支柱绝缘子断裂)故障情况下的应力要求,建议选用支柱绝缘子垂直安装的方式。     

1000 kV交流特高压支柱瓷绝缘子制造技术

根据晋东南-荆门1 000 kV特高压交流试验示范工程对支柱瓷绝缘子机械、电气、耐地震等性能的要求,首次采用污耐压法对其进行了污秽外绝缘设计、耐地震计算分析和耐地震性能评价、成功地研制了结构高度10m、额定弯曲破坏负荷16kN、扭转破坏负荷10 kN.m、爬电距离30 250 mm的1 000 kV特高压工程用支柱瓷绝缘子。该支柱绝缘子由五个单元件组成,具有优良的机械强度特性、污耐压特性和耐地震能力,可运行于c级污秽等级。试验验证和运行经验皆表明研制的支柱瓷绝缘子的电气、机械特性等满足晋东南-荆门1 000 kV特高压交流试验示范工程的要求。     

绝缘子的爬电距离、表面积、体积及形状因数的计算

介绍了绝缘子的爬电距离、表面积、体积以及形状因数的计算方法，并以圆柱形瓷绝缘子和复合长棒形绝缘子伞裙为例介绍其计算过程和计算结果。     

动态载荷下支柱瓷绝缘子的应力特征研究

支柱瓷绝缘子的脆性断裂故障给电力系统的安全稳定运行造成了严重的影响,而支柱瓷绝缘子在动态载荷下的运行条件要更加恶劣,断裂故障亦更加频繁。为分析动态载荷下支柱瓷绝缘子的应力特征分布规律,基于热-结构耦合数学模型建立了支柱瓷绝缘子有限元数值仿真模型,并分别建立了相应的动态风力、短路电动力和地震动态载荷的数学模型,对动态风力、短路电动力和地震波作用下的应力特征及最大拉应力动态变化特征进行计算分析。     

支柱瓷绝缘子裂纹数值建模及应力强度因子研究

针对瓷绝缘子等复杂几何模型中三维裂纹建模困难的现状,提出了一种新型的三维裂纹实体数值建模法,通过平板半椭圆形表面裂纹应力强度因子的数值解和理论解的对比分析,验证了提出的裂纹实体建模法的有效性。基于有限元理论,建立了支柱瓷绝缘子的数值仿真模型,计算了瓷绝缘子在无缺陷状态下的应力分布情况,应用本文的裂纹建模法建立了瓷绝缘子的表面裂纹,分析了瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子随裂纹尺寸以及裂纹所在位置的变化规律,获得了易导致断裂的危险裂纹尺寸和裂纹危险分布区域,为电力系统中瓷绝缘子的运行维护提供理论指导和技术支持。     

复合绝缘子用环氧玻璃纤维芯棒的弯曲负荷性能初探

为进一步明确线路柱式复合绝缘子设计原则,验证现有国产环氧玻璃纤维芯棒“损伤极限”,用WDW电子万能材料试验机和按近似水平安装的线路柱式复合绝缘子实际运行工况分别对φ60mm、φ70mm环氧玻璃纤维芯棒进行了弯曲负荷性能测定和分析,认为,φ60mm、φ70mm环氧玻璃纤维芯棒自由端偏移量突变点分别出现在7kN和9kN,其预设损伤限分别为300.7 MPa和234.4MPa。提出用环氧玻璃纤维芯棒作承力件,其机械破坏特性不宜按瓷绝缘子的额定机械破坏负荷来表征,应按照最大设计弯曲负荷表征。芯棒内部出现损伤,在短期内不影响绝缘子的机械强度,但在各种复杂机电应力的作用下,可能会影响其长期运行性能。     

低温环境下支柱瓷绝缘子力学特性分析及临界裂纹尺寸研究

高压支柱瓷绝缘子的断裂会对电力系统的安全稳定运行带来严重威胁,而支柱瓷绝缘子的断裂事故在冬季低温环境中尤为多见。为分析低温环境下支柱瓷绝缘子的力学特性,建立了支柱瓷绝缘子的热-结构耦合有限元模型及胶装区域孔隙结冰膨胀的数值计算模型,计算分析了不同环境温度下、不同位置和不同程度结冰膨胀时的应力分布规律及相应的最小临界裂纹尺寸变化规律,研究表明:环境温度的降低、膨胀程度的增大可导致支柱瓷绝缘子所受的最大拉应力随之增大,最小临界裂纹尺寸则相应地逐渐减小。本文研究成果可为支柱瓷绝缘子在低温环境下的运行维护及健康状况评估提供理论参考和技术支持。     

圆柱头盘形悬式瓷绝缘子钢脚结构优化分析

圆柱头和圆锥头盘形悬式瓷绝缘子的内、外绝缘性能在理论上无本质差别.相比圆锥头瓷绝缘子,圆柱头瓷绝缘子重量明显减轻,可有效降低杆塔导线的机械载荷;并且对于材料性能经时变化有较好的分散和调整能力,使得产品不受过大应力及不均匀应力的长时作用,具有较高的可靠性.为进一步提升圆柱头绝缘子产品的机械性能,笔者在不改变绝缘子铁帽及瓷...     

空心复合绝缘子疲劳负荷下的破坏特性

空心复合绝缘子是高压电器的重要外绝缘部件,同时承受机电热等多种应力.空心复合绝缘子的长期疲劳性能对配套主机设备安全运行意义重大,但相关研究很少.以500 kV典型规格的空心复合绝缘子为试验对象,分别进行了2组有无1000次弯曲疲劳对比试验,研究了不同弯曲负荷下的端部连接结构破坏形式.试验数据表明,两组试验的最终弯曲破坏平均值非常接近,经历1000次弯曲疲劳试验的端部连接结构更容易以拔脱形式破坏失效.不同的破坏趋势表明疲劳试验对连接区产生了影响,这种现象应当在生产实践中引起足够的重视,必要情况下需要对其长期疲劳特性进行考核.     

悬式绝缘子的强度分析

木文应用有限元法,分析了悬式绝缘子的弹性摩擦接触问题,并在此基础上,编制了专用程序,研究了XP—16悬式绝缘子的内部应力,变形规律,着重研究了绝缘子瓷头变形和应力分布,分析了接触面摩擦系数对于应力变化规律的影响。可为绝缘子设计计算,参数选择,结构改进,提供了较为有效的手段。     

钢脚轻微松动对悬式瓷绝缘子性能的影响研究

悬式瓷绝缘子在运行输电线路中不但要承受机械应力和电场的作用,同时也要遭受日晒雨淋等环境变化。恶劣的运行环境对绝缘子的质量提出了更高的要求。作者在绝缘子抽检工作中发现:部分抽检悬式瓷绝缘子存在钢脚轻微松动的现象。为进一步探讨这种现象对绝缘子性能的影响,选取了抽检中发现钢脚手感轻微松动和同一批次手感不动的瓷绝缘子,进行机械、电气性能试验以及冻融循环试验。研究表明:钢脚轻微松动的瓷绝缘子机械破坏负荷和工频击穿耐受性能与同批次的其他绝缘子无明显的差异;由于钢脚轻微松动的绝缘子水泥胶合剂与钢脚之间存在明显的间隙,水分子更容易渗透到该间隙当中,经多次冻融循环以后,水泥胶合剂的力学性能出现明显的下降,导致绝缘子机械破坏负荷显著降低。因此,在昼夜温差和湿度较大的运行环境下,不宜采用存在钢脚松动现象的绝缘子。     

空心复合绝缘子端部结构对弯曲强度的影响

空心复合绝缘子是高压电器设备的重要外绝缘部件,其端部连接结构对产品机械性能影响很大.目前常见的端部连接结构有间隙配合和过盈配合两种,但相关对比研究很少.笔者以某典型规格500 kV空心复合绝缘子为研究对象,采用有限元仿真分析和分组试验的方式,研究了不同端部连接结构的弯曲特性.研究结果表明,当施加相同弯曲负荷时,间隙配合绝缘管承受的应力比过盈配合大,间隙配合最终的破坏值会相对偏小.主要尺寸相同的两种端部连接结构样品,过盈配合弯曲破坏值比间隙配合弯曲破坏值高约11.6％.     

盘形悬式瓷绝缘子在多刚体模型下的风偏应力分析

分析模拟盘形悬式瓷绝缘子串风偏运行时承受的应力大小可预防风偏闪络事故的发生.对此采用ANSYS Fluent计算流体动力学(CFD)软件,建立了基于RNG k-ε湍流模型的绝缘子串-导线三维模型并进行分析.首先计算出刚体与多刚体模型在多种风速下受到的von-Mises等效应力情况,并将两者与受力公式的计算结果进行对比分析.为进一步研究绝缘子串上不同位置的受力,又模拟并比较了多刚体模型在不同风速时相应位置的受力大小.结果表明,在风速大于30 m/s时,多刚体模型由于考虑风偏过程中各绝缘子之间的定点转动现象,更接近绝缘子串实际受力情况;多刚体模型在不同风速时,与横担连接的绝缘子钢帽球窝处所承受的等效应力总是最大,并由上至下逐渐减小,可为盘形悬式瓷绝缘子承载能力的设计与安装提供理论参考.