基于RBF神经网络和有限元技术的高压支柱绝缘子 机电模拟及均压结构优化研究

高压支柱绝缘子在电力系统中应用广泛,支柱绝缘子电气、机械性能与电力系统运行稳定性关系密切,本文基于有限元技术对高压支柱绝缘子机电性能进行精细化建模分析。计算结果表明:支柱绝缘子电气方面最大电场强度位于高压侧均压环表面,且机械方面第一主应力最大值150MPa主要集中在法兰支撑片位置。进一步提出PSO-RBF混合算法对支柱绝缘子均压结构参数进行优化设计,运行结果表明:PSO-RBF神经网络对原始有限元计算数据点非线性拟合映射效果良好,在原本数据点基础上进行了高精度延拓,且算法具有较好收敛性。非线性反演优化计算得到均压环结构参数输出向量为[D=1420,d=145,H=255]mm,大均压环、小均压环、法兰结构和瓷护套表面最大电场强度目标向量为[920,700,550,440]V/mm,满足设定控制参数要求。本文对特高压电压等级支柱绝缘子进行大场域、多介质的建模仿真计算,得到支柱绝缘子机械、电气性能以及支柱绝缘子相关均压环、屏蔽环配置参数,可为特高压及以下电压等级支柱绝缘子的绝缘结构设计与金具配置提供理论依据。     

110 kV棒形悬式复合绝缘子绝缘包覆均压环设计与试验研究

复合绝缘子安装均压环后减少了高压端和低压端的电弧距离,易受鸟害的影响,发生鸟粪闪络事故.为减少鸟害故障的发生,采用绝缘包覆的方法对普通均压环进行绝缘化改造,首先建立了三维仿真模型,分析了复合绝缘子电场分布规律,然后设计并制作绝缘均压环,通过模拟现场运行条件,测量了复合绝缘子周围的电场分布以及均压环周围放电情况,最后模拟了鸟粪闪络模拟试验,测试了绝缘包覆均压环电气绝缘性能.研究结果表明:绝缘包覆均压环与普通均压环的均压效果基本一致,绝缘包覆层对复合绝缘子沿面电场分布影响较小,对均压环周围的电晕放电影响也微乎其微.在同等条件下,还一定程度上减小绝缘子表面的最大场强.人工模拟鸟粪闪络试验表明,绝缘包覆均压环可以显著提高复合绝缘子的鸟粪闪络电压,从而降低鸟粪闪络发生的概率.     

基于电网络法的特高压交流悬式瓷绝缘子串均压环的研究

特高压交流输电线路悬式单垂瓷绝缘子串在无均压环时导线侧前两片的电压承担率分别为14.4%和11.1%,其电压分布极不均匀。利用电网络法对特高压悬式瓷绝缘子串均压环的尺寸及罩入深度进行了优化计算。结果表明:为了达到更好的均压效果,均压环对绝缘子的杂散电容应在不超过33!F时尽量大;两端应各安装一个均压环,其罩入深度为三片绝缘子时,均压效果最好;在工程中,应选用三角形排列酒杯塔,以减小三相绝缘子串电压分布的不一致性。     

1000kV输电线路玻璃绝缘子串均压环优化设计

控制绝缘子串电场强度及电位分布是保证线路绝缘子运行可靠性的关键问题。为控制绝缘子串表面和高压端金具电场强度,采用有限元法,对玻璃绝缘子串电场强度及电位分布进行计算。基于控制变量法,研究了大小均压环的安装位置、环径及管径对电场强度的影响,从控制电场的角度得到大小均压环的合理参数。计算结果表明:加设大小均压环的前1/10长度玻璃绝缘子串承担电压比例由44.6%降至28.8%,下降百分比为48.86%;均压环、玻璃绝缘子及高压端金具表面最大电场强度分别为6.4 kV/cm、4.6 kV/cm、4.2 kV/cm远小于空气击穿场强。     

750 kV同塔双回输电线路悬式绝缘子串电位分布研究

沿绝缘子串电位分布很不均匀,为确定750 kV榆电线路绝缘子串电位分布,建立考虑铁塔、分裂导线、均压环、避雷线等的绝缘子串三维电场有限元模型.分析讨论不同串悬挂位置、不同伞形、不同吨位、不同材质、不同塔型、不同绝缘子片数下沿绝缘子串电位分布的规律、特点及均压环对绝缘子串电位分布的影响.结果显示:均压环能够显著改善绝缘子串的电位分布;不同伞形绝缘子串电位分布基本一致;绝缘子吨位、材质对不同位置的绝缘子串电位分布均有影响;同塔双回输电线路上相绝缘子串电位分布较中、下相更均匀,转角塔绝缘子串电位分布比直线塔更均匀;增加绝缘子片数对单片绝缘子上承担的电压值改善不明显,而且绝缘子串电位分布的不均匀程度随之增大.     

加装瓷绝缘子元件对330kV耐张复合绝缘子串电场的影响分析

为提高330 kV耐张复合绝缘子串的绝缘水平,通过电场分析,对绝缘子串不安装均压环、单独安装均压环或均压屏蔽环、同时安装均压环和均压屏蔽环以及加装一片xp-100瓷绝缘子等五种情况下的电场分布做了仿真计算。结果说明,均压屏蔽环对于降低绝缘子串连接区、连接金具、均压环及导线上的电场强度有显著作用,但其自身的电场强度却无法降低。在绝缘子串下端加装一片盘型悬式瓷绝缘子可有效降低均压屏蔽环上的电场强度,有助于提高绝缘子串的绝缘水平。     

220kV线路雷击闪络限制器对复合绝缘子电场分布的影响研究

根据220 kV同塔双回输电线路线路实际结构,考虑铁塔、分裂导线、均压环、Zn O电阻片的介电性和导电性等因素的影响,采用时谐电场三维有限元计算方法,以对比的方式研究了220 kV架空输电线路雷击闪络限制器对复合绝缘子串、均压环电位及电场强度分布的影响;研究结果表明,闪络限制器提高了电位及电场强度沿复合绝缘子分布的均匀性,降低了复合绝缘子电场强度最大值;限制器使上均压环表面场强略有增加,使下均压环表面电场强度略有减小,但电场强度最大值远低于限制值。     

500kV棒形悬式复合绝缘子芯棒脆断的预防措施

对500kV复合绝缘子芯棒脆断事故的发生原因进行了分析,指出芯棒断裂是由于绝缘子电压分布严重不均及均压环设计、安装不规范引起导线端电场畸变所致。通过对原线路双联悬垂复合绝缘子下垂式线夹挂点进行"八"字形改造;利用下垂式线夹缩短的距离在导线侧增挂玻璃绝缘子;新建线路采用特制复合绝缘子与玻璃绝缘子组合方式,使复合绝缘子均压环,接头连接处远离高压端,改善了复合绝缘子的电场分布,降低了复合绝缘子导线端承受的电压,消除了畸变电场,避免了棒形悬式复合绝缘子芯棒脆断,取得了良好的效果。     

±500kV直流耐张塔悬垂串电位分布与均压特性研究

确定±500kV直流耐张塔防雷改造中的防风偏绝缘子串电位分布对输电线路安全稳定运行特别重要。为了验证防雷改造中Y型悬垂串电位分布,运用Ansys仿真软件,建立了±500kV直流耐张塔防雷改造的三维静电场计算模型。分析了避雷器、均压环、分裂导线和绝缘子串型对悬垂串电位分布的影响。通过研究高低压侧均压环环径、管径和相对位置对悬垂串电位和场强分布的影响,确定了高低压侧均压环结构的合理参数。结果表明,避雷器、均压环、分裂导线和绝缘子串型对悬垂串电位分布有重要影响;通过对高低压侧均压环结构参数的优化,防风偏绝缘子串电位和电场分布更加均匀。     

均压环对改善复合绝缘子的电场分布影响

新疆电网复合绝缘子每年都有污闪事故出现,其中主要原因是部分地区污染太重或气候太恶劣造成绝缘子表面在一定条件下达到了闪络电压,而绝缘子电压分布不均是闪络的直接原因。在这样的情况下,通过一定的实验数据说明了均压环的屏蔽深度、均压环的外径等参数对改善电场分布都有重要影响。提出在这些重污闪地区采用增加均压环来降低绝缘子对塔杆和对导线的电容,进而达到改善电场分布的目的。     

均压环安装错误对电场分布的影响

复合绝缘子的结构特点导致其电位分布不均匀,两端金具附近具有强电场区。某供电公司因为施工中的错误安装,导致110 kV的复合绝缘子均压环安装在端部护套上,运行中发生绝缘子均压环对端部金具的放电。笔者对这种错误安装均压环的110 kV复合绝缘子电场进行了计算,结果表明采用错误的安装方式时,电场畸变较为严重,其最大电场远远超过了硅橡胶表面能承受的最大场强,导致出现放电烧蚀现象,强电场加速了复合绝缘子有机硅橡胶的老化。     

特高压交流棒形悬式复合绝缘子的研究

介绍了特高压交流架空线路用1000kV系列棒形悬式复合绝缘子的研究、设计及试验等情况。以硅橡胶为基料,进行了改性配制的研究试验,结果表明,伞套材料的耐电痕化和蚀损性能与分子量、硫化剂、填料及加工条件等有关,但填料对其影响最大;由两个复合元件组成的复合绝缘子对电场分布没有任何改善,同时元件连接处不加装均压环时,会引起局部的场强集中,尤其是由1/6和5/6两元件组合而成的复合绝缘子,故采用整体单只复合绝缘子比由两个元件组合而成的复合绝缘子好;均压环配置采用大、小均压环结构,可以最大限度地改善绝缘子端部金具与硅橡胶复合界面处的电场分布,对防止电晕、电蚀,提高绝缘子运行可靠性十分有利。     

500kV线路绝缘子电压分布的有限元法计算

应用有限元法计算分析了500kV线路绝缘子的电压分布。计算模型充分考虑了绝缘子、导线、杆塔以及周围环境因素的影响,按照彼此的实际尺寸建模,计算结果给出了500kV线路绝缘子带均压环和不带均压环时的电压分布。这种方法可为输电线路用绝缘子的优化设计提供有效的计算工具。     

500kV复合绝缘子串并联间隙结构优化研究

运行经验和试验结果表明,现有规程推荐尺寸的并联间隙存在保护失效的情况。提出一种新型的500kV复合绝缘子串并联间隙,采用单球拍-半跑道形状,XC为700 mm,XP为700 mm。经过高压试验,验证了新型并联间隙接闪雷电和转移疏导电弧的能力;采用ANSYS仿真软件,研究了装设新型并联间隙时绝缘子串表面的电场分布;经过对比和优化,提出采用加装均压环的方式,即在高压端加装一个椭圆形均压环和一个圆形均压环,在低压端加装圆形均压环,提升新型并联间隙均匀电场的能力。     

内电极和均压环配置法优化复合绝缘子的沿面电场和电位分布

对复合绝缘子的电场和电位分布进行了研究,提出了优化复合绝缘子电场和电位分布的内电极和均压环配置法。该方法是在复合绝缘子的玻璃纤维芯棒两端内嵌细金属内电极;导线侧配置内电极和均压环,而杆塔侧仅配置内电极。在复合绝缘子的导线侧,内电极、金具和均压环之间形成低电场区,降低了该部分绝缘承担的电位分布。在杆塔侧,内电极与杆塔侧金具等电位,内电极所伸入、涵盖的绝缘处于内电极与杆塔侧金具形成的轴向低电场区,降低了该部分绝缘承担的电位;而内电极尖端及以下形成较高电场,抬升了内电极尖端以下的部分绝缘所承担的电压。仿真和试验研究均表明,内电极和均压环配置法能有效地提高均压装置的均压、屏蔽和导弧效果,抑制绝缘子的电晕放电和电蚀损,并实现复合绝缘子的电场和电场分布较大程度的均匀化。而且该方法具有节省金属资源、减少现场安装工作量等优势。     

±800kV直流复合横担塔斜拉复合绝缘子均压环优化设计

输电线路复合横担铁塔能有效提高其风偏闪络、鸟粪闪络和覆冰闪络性能,降低杆塔高度和提高导线对地距离等优点,在特高压输电线路中得到了实际的运用。但根据现场运行经验,发现复合横担铁塔斜拉绝缘子的均压环固定螺栓有轻微电腐蚀,可能是由于该处电场强度较高,在一定的环境条件下易发生电晕放电。因此建立了±800 kV直流输电线路复合横担铁塔三维仿真模型,研究了双均压环结构下大均压环管径、环外径和抬高距对斜拉复合绝缘子、支柱复合绝缘子、均压环和固定螺栓表面的电场分布的影响。根据绝缘层和金具表面控制电场强度要求值对大均压环结构参数进行优化设计,然后按照优化方案对实际线路进行了改造,现场运行情况良好。本结果可供±800 kV直流输电线路复合横担塔斜拉绝缘子均压环的运行、维护和改造提供参考。     

三种绝缘子性能及其在特高压线路应用研究

对三种绝缘子的预期寿命、失效检出率、机械强度、尺寸重量、电击穿强度、电压分布、耐电弧性能、掉串事故、耐污性能应用场合和经济性分别进行比较。结合日本和俄罗斯特高压线路绝缘子选型经验,比较了我国±800kV直流特高压线路和1000kV交流特高压线路绝缘子选型区别,得出主要结论:在我国特高压线路上,Ⅱ级及以上污秽地区可考虑采用复合绝缘子;0和Ⅰ级污秽地区可考虑采用玻璃绝缘子;特高压直流输电线路上应考虑采用复合绝缘子。对于复合绝缘子在特高压线路应用中存在的问题,可以在导线侧挂若干个玻璃防污绝缘子来改善芯棒脆断;合理设计复合绝缘子的均压环来改善电压分布不均匀;采用合理的招弧设计来改善雷击闪络性能;采用2只组合结构来改善工频大电弧性能。     

高压悬式绝缘子受力点允许单位机械负荷的计算方法

<正> 高压架空输电线路运行的可靠性,在很大程度上取决于悬式绝缘子的机电强度。设计小尺寸悬式绝缘子,则要求用于绝缘子的材料具有高的强度极限。在线路上绝缘子串中单片电气强度的破坏,不会导致像绝缘子串断裂和导线落地等样那的机械强度被破坏的危险后果。因而,断裂时的强度极限是悬式绝缘子的最重要的性能。本文根据在工厂中所作的机械强度抽样检验统计处理结果,分析了1970年至1972年期间里沃夫绝缘子工厂(ЛИЗ)、斯拉维扬斯基市绝缘子附件联合制造厂(САИЗ)和南乌拉尔绝缘子附     

30吨高强度悬式瓷绝缘子研制报告

本文着重介绍了研究绝缘子瓷头内外锥角与绝缘子强度关系的结果和30吨悬式瓷绝缘子样品研制情况,对水泥胶合剂的性能与瓷质材料和瓷体结构的相互配合对绝缘子强度的影响,以及伞棱结构与电气性能关系的研究结果也作了介绍。     

进口500kV复合绝缘子断裂原因分析与研究

对X.M公司、M.K公司和D.H公司产500 kV复合绝缘子的断裂原因分析、试验、研究、论证和模拟仿真电场分布理论计算,结果表明:X.M公司的复合绝缘子存在严重的质量问题;M.K公司的复合绝缘子在采取措施后可以继续使用;D.H公司非标加工的500kV/300kN级复合绝缘子,其芯棒密实性、渗透性能不符合标准要求;建议500 kV复合绝缘子应选用耐酸芯棒,优质、合理的硅橡胶配比胶料,经高温硫化的伞套材料;采用迷宫形端部金具密封结构及高温硫化硅橡胶模压密封,且护套整体厚度至少≥5 mm;对500 kV复合绝缘子下端部50 cm区域内适当增加护套厚度;对均压环的环径和管径大小最佳尺寸以及安装位置,还需试验验证,以优化合理配置均压环,确保有效提高复合绝缘子的使用寿命,确保500 kV线路电网的安全运行。