特高压直流分段式复合绝缘子应用研究

800 kV特高压直流输电线路杆塔可能采用分段复合绝缘子,针对采用分段式复合绝缘子可能带来的各种技术问题,开展了800 kV直流线路V型分段式复合绝缘子串电场计算及均压特性、塔头空气间隙操作冲击放电特性和电晕特性试验等方面的研究。研究结果表明,V型分段式复合绝缘子串中间连接金具配置小均压环后,能有效改善中间金具端部的电场强度;操作冲击试验与单边采用单支绝缘子组成的的V型串塔头间隙没有明显差别,但放电路径会受到影响;中间金具在1 050 kV电压下均无电晕产生。根据研究结果,若特高压直流工程使用V型分段复合绝缘子,高、低压侧均压环配置仍可沿用特高压直流V型整支复合绝缘子的均压环配置方案,推荐直流分段式复合绝缘子的中间连接部位分别安装小均压环,以避免电弧对复合绝缘子端部压接区的影响。研究成果为后续特高压直流工程的设计和绝缘子选型提供技术依据。     

特高压直流V型复合绝缘子串悬挂点伸入塔身应用研究

针对±800 kV特高压直流输电线路V型复合绝缘子串挂点伸入塔身后可能带来的各种技术问题,开展了±800 kV直流线路V型复合绝缘子串挂点伸入塔身后的电场计算及均压特性、塔头空气间隙冲击放电特性和带电作业分析研究。研究结果表明:V型复合绝缘子串悬挂点伸入塔身2.0 m范围内,各均压环和复合绝缘子串表面最大电场强度均满足场强控制要求,V型串伸入塔身的布置方式对塔头空气间隙的冲击放电特性影响不明显,带电作业人员进出高电场区域可选择从导线下方向上吊入高电位区的方式,即±800 kV特高压直流输电线路采用V型复合绝缘子串挂点伸入塔身的方案可行。研究成果为后续特高压直流线路的设计和建设提供了有力的技术支撑。     

特高压交流输电线路瓷绝缘子的均压特性

由于电压等级较高,1000 kV特高压交流输电线路瓷绝缘子串电位分布很不均匀,导线侧电场集中现象严重,需要安装合适的均压环来改善绝缘子串的电位电场分布。应用3维有限元法,对特高压交流输电线路悬垂瓷绝缘子I串和V串的电位电场分布进行了仿真计算,得到了瓷绝缘子串的分布电压曲线;分析了均压环的位置、中心距和管径变化时对瓷绝缘子串的分布电压和电场分布的影响;最终给出了合理的均压环配置方案。通过对1000kV特高压交流输电线路均压环的配置优化,能够改善瓷绝缘子串的分布电压,降低均压环和金具表面的电场强度,其成果已经成功应用于我国特高压交流试验示范工程,效果明显。     

特高压交流线路Y型复合绝缘子串静电场分布

通过建立理想条件下特高压双回输电线路Y型复合绝缘子串的三维静电场有限元分析模型,计算了Y型绝缘子串和均压环表面电场分布。分析了串长比例、V串部分夹角和单双联串型对绝缘子串和均压环电场分布的影响。研究结果表明,串长比例和夹角对跑道型均压环和复合绝缘子表面电场强度最大值的影响与导线到上横担的距离密切相关。仅从静电场角度分析,建议串长比例为4 m/5 m(I部分/V部分),相比初设参数2 m/7 m,跑道环表面最大电场强度降低了1.6%,复合绝缘子降低了3.5%,相同串长位置(2 m)处承担电压降低了13.2%;鉴于夹角变化时均压环和复合绝缘子表面最大电场强度变化都在2%以内,建议夹角保持初设参数105°;单联Y型串各部分最大电场强度均小于双联Y型串,其中I串大环达8.7%,复合绝缘子21.9%,串型选择建议采用单联Y型串。     

特高压复合绝缘子电场计算及基于神经网络遗传算法的均压环结构优化设计

为了满足超/特高压大容量输电技术的发展需求,研究复合绝缘子的电场分布,寻找合理的电场优化措施已成为影响输电线路安全运行的关键因素。利用有限元法(FEM)建立了工程实际应用情况下特高压(UHV)交流输电线路复合绝缘子的单串、双串和V串电场计算模型,在考虑横担、分裂导线和均压环及其金具连接情况下,对复合绝缘子的电位和沿面电场分布进行了计算。针对特高压复合绝缘子电位分布极不均匀,且最大沿面电场强度大大超过电晕起始场强的情况,分析了不同的均压环配合方式对复合绝缘子沿面电场分布的影响。针对单串绝缘子下的计算结果,引入神经网络遗传算法(BP-GA),对均压环的结构参数进行了优化设计,利用BP神经网络的高度非线性映射能力直接计算遗传算法的适应度函数值,解决了穷举法计算时间冗长的问题。计算结果表明:加装均压环能够大大降低最大沿面电场强度,明显改善复合绝缘子沿面电位和电场的分布;通过遗传算法优化后的均压环结构参数,能使均压环表面场强和绝缘子沿面场强均小于电晕起始场强,为特高压绝缘子均压环的选取提供了一种可靠、实用的设计方法,可为我国特高压输电线路外绝缘优化设计提供新的参考。     

特高压直流线路复合绝缘子悬挂方式对其冲击闪络特性的影响

V串绝缘子在输电线路中得到了广泛应用,但其与I串绝缘子的冲击闪络特性差异尚不明确。为此,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室开展了V串和I串悬挂方式的±800 k V复合绝缘子在操作冲击和雷电冲击作用下的放电试验,并通过有限元仿真软件对2种悬挂方式下复合绝缘子附近的电场分布进行仿真分析。结果表明:当有效绝缘距离相同时,正极性冲击电压下的V串绝缘子50%冲击放电电压低于I串绝缘子,而负极性冲击电压下的V串绝缘子50%冲击放电电压高于I串绝缘子;V串缘子下均压环与横担间的空气间隙的电场分布更接近棒–板间隙,而I串绝缘子2个均压环间的空气间隙的电场分布更接近棒–棒间隙。因此,I串和V串绝缘子间冲击闪络特性的差异是由于电极结构的极性效应引起的。     

±800kV直流复合绝缘子正方形耐张串均压环设计

为了系统研究±800kV特高压直流输电线路复合绝缘子的耐张串电场特性和均压环配置方案,以正方形四联复合绝缘子耐张串为研究对象,研究了不同布置方式、不同均压环形式下的耐张串电场分布。应用有限元方法建立了含自立耐张塔、分裂导线、耐张串绝缘子的三维模型并对其进行了电场计算,研究了均压环的几何参数对耐张串电场分布的影响规律。根据绝缘子和均压环表面电场强度控制的考虑,对不同布置方式的均压环配置进行了设计,并对比了不同的均压环设计方案。有限元计算结果表明,加装均压环后,绝缘子和均压环表面电场强度均满足设计要求。     

±800kV直流二联复合绝缘子耐张串均压环参数设计

为了给±800kV直流输电线路复合绝缘子耐张串提供合理的均压环配置方案,采用场域分解的方法将三维无界场域分解成有界子区域,使用有限元方法计算了±800kV直流输电线路二联复合绝缘子耐张串的电场分布,并分别进行了均压环参数优化设计。应用ANSOFT软件建立±800kV直流线路带杆塔、导线、绝缘子耐张串的三维模型,研究了均压环的管径、环径和抬高距对耐张串电场分布的影响规律,基于控制电场强度的考虑得到了均压环结构参数的优化配置方案。有限元计算结果表明,安装了设计的均压环后,复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均能满足要求。     

特高压交流输电线路复合绝缘子和均压环场强影响因素

1 000 kV特高压交流输电线路复合绝缘子和均压环表面电场分布数值仿真研究具有媒质种类多、几何结构复杂、计算量大等特点。为保证计算精度,需全面分析相关因素的影响,以合理简化计算模型,提高计算效率。通过建立特高压交流输电线路双联复合绝缘子的三维静电场有限元全模型和简化模型,研究了导线、杆塔、金具、联板等因素对复合绝缘子和均压环表面电场分布的影响,验证了模型简化的合理性。全模型和简化模型计算结果对比表明,将三相导线控制在一定长度,对杆塔合理简化、省略联板和金具的简化方法可行,用简化模型代替完整模型进行复合绝缘子电位分布、电场分布以及均压环表面电场分布的仿真研究,可有效降低计算规模,提高特高压交流输电线路绝缘子和均压环参数优化配置分析效率。     

±800kV线路直流复合绝缘子均压环结构研究

为控制复合绝缘子表面电场,用有限元法建立的输电线路直流复合绝缘子三维电场计算模型研究了影响复合绝缘子表面电位和电场分布的因素及均压环的半径、管半径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场角度得出了合理的均压环结构参数。针对特高压复合绝缘子的电场分布特点提出的一种应用于±800kV直流复合绝缘子的大小双均压环结构参数的计算结果表明,双均压环可更好地改善绝缘子端部电场分布。该研究结果可供设计±800kV直流特高压线路的外绝缘参考。     

特高压交流输电线路瓷绝缘子串电位和均压环电场分布计算模型的简化

特高压交流输电线路绝缘子串电位和均压环表面电场分布计算有限元模型具有模型尺寸大、结构复杂、媒质种类多的特点。为保证计算精度,需全面分析相关因素的影响,以合理简化计算模型,提高计算效率。该文建立了特高压交流输电线路瓷绝缘子串的三维静电场有限元全模型和简化模型,全面分析了杆塔、导线、连接金具、联板及相间作用等因素对电位和电场分布的影响,最后验证模型简化的合理性。全模型和简化模型计算结果对比表明,将三相导线控制在一定长度、对杆塔合理简化、省略联板和金具并且只建立单相绝缘子串模型的简化方法可行,用简化模型代替完整模型进行绝缘子串电位和均压环表面电场分布的分析能够减小计算规模,提高绝缘子串和均压环参数优化配置分析效率。     

基于有限元方法的1 000 kV级特高压交流线路耐张串均压环优化设计

特高压输电线路绝缘子串电压分布极不均匀,均压环的优化设计对于改善绝缘子端部场强和改变电压分布具有重要意义。应用三维有限元法分别对1000kV特高压交流线路两联、三联和六联耐张串进行了电场计算,计算中考虑了杆塔、导线对电场分布的影响。通过不同屏蔽深度的均压环对电压分布影响的讨论和4种不同形式均压环的对比,建议1000kV特高压交流线路耐张串采用管径为120mm的跑道环,圆形部分中心径为1000mm,联接距根据绝缘子串中心间距决定,放置在第3、4片绝缘子之间。     

1000kV交流复合绝缘子均压环参数设计

为了将1000kV交流特高压输电线路复合绝缘子沿面电场分布控制在合理的范围内,根据复合绝缘子的特点,采用场域分解的方法将三维无界场域分解成有界子区域,选择使用有限元法进行1000kV交流输电线路复合绝缘子串沿面电位、电场分布计算及均压环参数优化设计。应用ANSOFT软件建立1000kV交流线路带杆塔、导线的全三维模型,研究了均压环的管径、环径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场强度的角度出发得到了均压环结构参数的配置方案。三维计算结果表明,安装了均压环后,复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均可以满足要求,绝缘子沿面电位分布的均匀性也得到了提高。金具可见电晕和无线电干扰试验的结果表明,高压端金具和均压环的起晕电压、无线电干扰均符合国家标准要求。     

特高压交流线路新型绝缘子Y型串污耐压特性

特高压交流输电线路Y型绝缘子串在输电走廊紧张、气候条件恶劣的地区应用对于压缩杆塔宽度、高度和提升绝缘子串运行寿命具有重要实用价值。针对特高压交流绝缘子Y型串结构特点,开展了特高压Y型串、V型串和I型串人工污秽试验和电场仿真分析,获得了特高压Y型串的污耐压特性以及电场分布特性。研究结果表明:特高压交流复合绝缘子Y型串污耐压盐密分别为0.1、0.15、0.25 mg/cm2,灰密为1.0 mg/cm2时,单位结构高度下绝缘子50%耐受电压与盐密之间呈非线性负指数幂关系递减,参数A=95.3,α=0.11,其中复合绝缘子Y型串耐受电压较绝缘子I型串低约20%。该研究成果可用于特高压新型绝缘子Y型串的串型设计,改善绝缘子串绝缘特性,实现新型绝缘子串在后续特高压工程中的逐步应用和推广。     

±800 kV特高压直流线路均压环优化研究

采用三维有限元方法对 ±800 kV特高压直流输电线路绝缘子串进行电场计算,比较不同外径、不同管径、不同安装位置的均压环对绝缘子串的电压分布和电场分布特性的影响,给出均压环合理结构尺寸和安装位置。然后通过球隙法测量 ±800 kV特高压直流输电工程绝缘子串的电压分布,试验结果与有限元计算结果一致。该文的研究成果对指导±800 kV特高压直流输电工程均压环的优化配置具有重要意义。     

均压环对覆冰特高压直流复合绝缘子电场分布的影响

本文对±800kV云-广特高压直流输电线路上的特高压复合绝缘子在覆冰情况下小均压环对绝缘子表面电场分布的影响进行了研究。首先介绍了有限单元法的基本原理,建立了±800kV复合绝缘子的模型,考虑到本文中采用的是双均压环,当复合绝缘子全部覆冰时,冰棱可能会覆盖到高压侧的小均压环上,因此需要研究小均压环的环径对绝缘子表面电场...     

特高压交流架空线路用复合绝缘子均压特性研究

介绍了特高压交流架空线路用1 000 kV棒形悬式复合绝缘子电场分布计算及均压特性研究等情况,运用三维有限元法,比较了整体单支、1/3和2/3元件组串、1/6和5/6元件组串和一种1/6瓷质绝缘子及5/6复合绝缘子组串,结果可以看出,两复合绝缘子元件组串对电场分布没有任何改善,在结构上复合绝缘子采用整体单支比两元件组串的好;导线侧使用瓷质绝缘子,接地侧使用复合绝缘子组串,可以充分利用瓷质绝缘子良好的耐电弧性和复合绝缘子良好的憎水防污性,比采用整体单支复合绝缘子的电场分布均匀,使复合绝缘子元件端部密封处的电场强度降低了60%以上。计算分析了特高压绝缘子的电场分布,均压环经优化配置后,使整体单支复合绝缘子导线侧的电场强度小于320 V/mm,瓷质绝缘子和复合绝缘子组串,复合绝缘子承受的最大场强小于110 V/mm。     

1000kV特高压交流复合绝缘子耐张串均压特性研究

交流电压作用下,由于复合绝缘子导线侧和杆塔侧的杂散电容不同,绝缘子的沿串电压分布不均匀。采用三维有限元方法分别计算了特高压交流1 000 kV单回和双回输电线路一字型4联550 kN复合绝缘子耐张串的沿面电位和电场分布,比较了大环屏蔽深度、管径、外径等均压环结构参数对电场分布的影响,给出了均压环的推荐配置方案。结果表明,当中相施加相电压峰值时,各关键部位场强值最大;单回和双回耐张串均压环表面最大场强分别为2.06 kV/mm和1.8 kV/mm,绝缘子伞裙护套表面最大场强分别为0.33 kV/mm和0.31 kV/mm,满足均压环表面场强在峰值下不超过2 kV/mm,复合绝缘子伞裙护套表面场强在有效值下不超过0.4 kV/mm的电场控制要求。     

1000kV输电线路绝缘子串的均压屏蔽技术

1 000 kV交流特高压输电线路电压较高,需要对绝缘子串进行均压和屏蔽以保证线路能安全稳定运行,为此,应用有限元法对1 000 kV交流特高压输电线路各种典型绝缘子串型的电压分布进行了计算。计算考虑了均压环的管径、环径和安装位置对绝缘子串电压分布的影响;进行了绝缘子串型的电压分布、电晕和无线电干扰等真型试验,并对有限元计算结果和试验结果进行了比较。结果表明,当均压环安装在高压侧第2片和3片绝缘子之间、均压环管径为120 mm时,均压效果较好;管径为120 mm的屏蔽环对高压侧金具具有良好的屏蔽作用,在要求的电压值下绝缘子串未产生可见电晕,无线电干扰值<60 dB,且屏蔽环可改善绝缘子串的电压分布;有限元计算结果和试验结果较为吻合,可以指导均压环和屏蔽环的设计。     

高海拔地区超高压线路均压环配置研究

为研究高海拔地区输电线路的电晕问题,建立了三维静电场有限元简化模型,对悬垂瓷绝缘子串的电压分布和均压环表面的电场分布进行了计算,分析均压环管径、环径和安装位置对均压环表面最大场强和绝缘子串电压分布的影响。在此基础上,建立500 kV酒杯塔输电线路1∶1模型进行均压环配置研究,结果表明环直径600 mm,管径60 mm的均压环满足4 000 m高海拔地区金具防晕降噪要求。