水珠对复合绝缘子表面电场畸变特性的影响

潮湿环境中,凝结在绝缘子表面的水珠会畸变其表面电场。以FXBW4-10/100型复合绝缘子为研究对象,利用COMSOL软件对10kV直流电压作用下该型绝缘子表面有无水珠凝结时的电场进行了数值模拟;以电场强度和场强畸变率为评价标准,分析了水珠相关参数(粒径、间距、电导率、相对介电常数)对该绝缘子表面电场畸变特性的影响。结果表明:水珠表面的电场强度远高于其周围电场,而其内部则反之;水珠的粒径、间距和相对介电常数对该绝缘子表面电场强度的畸变影响均较大,畸变率最高可达573%,而其电导率的影响则较小;水珠距离绝缘子中轴线越远,其场强畸变率一般越大,且多集中于复合绝缘子的边缘处,易引发污闪。     

高速列车车顶绝缘子均压环的优化设计

在大雾等潮湿环境中,空气中的水分子会附着在绝缘子表面并逐渐凝结成微小水珠,这些密集的小水珠会对绝缘子内部及周围电场产生畸变,在电场力等外力作用下这些大量的微小水珠渐渐形成的水带会进一步畸变电场,形成恶性循环。文中仿真结果表明,绝缘子表面出现分离水珠时,高压端金具与第一伞裙之间产生的电场强度足以引起表面水珠发生电晕放电,这会老化甚至灼蚀绝缘子表面材料,降低绝缘子安全运行的可靠性。针对这一情况,文中以CRH-380型电力动车组车顶受电弓支撑环氧树脂复合绝缘子为对象,运用有限元仿真软件,采取加装最优均压环的措施来改善绝缘子高压端的电场分布,当均压环R=125 mm、r=21 mm、H=44 mm时受电弓支撑绝缘子伞裙护套表面最大场强最小,为绝缘子均压环的最优配置。此时绝缘子伞裙护套表面最大场强为19.7 kV/cm,小于分离水珠电晕放电起始场强,达到预期目标。     

复合绝缘子界面缺陷对电场分布特性影响的仿真研究

复合绝缘子的芯棒与护套粘接界面常常出现缺陷,畸变周围电场,影响绝缘子的电气和机械性能。为了研究不同缺陷形态下的绝缘子电场特性,文中以110 kV复合绝缘子为考察对象,应用有限元分析软件COMSOL搭建了绝缘子三维模型,对电场分布进行了仿真计算,研究了界面出现气隙、水汽等缺陷对局部电场及绝缘子整体轴向电场分布特性的影响。结果表明:气隙处电场强度相比正常情况下显著增大,场强最大值与气隙跨度、厚度正相关,与气隙长度负相关,并基于气隙等效弧柱体模型给出了理论分析,修正了等效圆柱模型的不足;水分渗入能降低气隙场强,但同时严重畸变绝缘子轴向电场;护套受潮增重会使场强线性增加,超过一定程度会引发电晕放电,导致沿面闪络等事故。     

220kV复合绝缘子串联玻璃、瓷绝缘子仿真研究

复合绝缘子外形及结构特点使得其电位分布不均匀,两端金具附近电场强度较大,容易发生电晕放电,对绝缘子安全运行带来危害。为改善绝缘子电场及电位分布,基于有限元电场计算,以220 k V复合绝缘子为研究对象,考虑在高压端和低压端金具串联玻璃或瓷绝缘子的几种情况,分别建立三维仿真计算模型。研究结果表明:串联绝缘子后,复合绝缘子承担电压降低,整体电位及电场分布得到改善,并消除了金具附近的场强畸变。以控制220 k V复合绝缘子表面最大场强在4.5 k V/cm以下为目标,采取在低压端串联3片绝缘子或高压端串联2片的方式,均可以满足要求。     

典型高压绝缘子串风荷载体型系数的试验研究北大核心CSCD

随着中国输电网电压等级的逐渐提高,对线路绝缘的要求也在提高。高压绝缘子串往更长、联数更多的方向在发展。绝缘子串的风荷载也随之增大。更易发生风偏和风振的现象。文中通过风洞试验,采用测力天平技术,对目前南方电网常用的两种玻璃绝缘子和一种伞形复合绝缘子的体型系数开展了深入研究。系统考察了不同湍流度、风速、风偏角、风攻角作用下单联及双联绝缘子的体型系数的变化规律和影响因素。试验表明,湍流度对体型系数影响不大;单联绝缘子体型系数随风速的增大而逐渐稳定在0.8~0.9之间;风偏角下体型系数有显著变化,并受盘形径厚比及串挡风率的影响;斜向风攻角作用下由于前后肢的遮挡效应会降低整体绝缘子串的体型系数。文中研究为合理计算绝缘子风荷载、提高高压输电线路的抗风设计的可靠性提供了重要的基础数据和参考。     

车顶绝缘子表面水珠及降落水滴电场分布及其对闪络特性的影响

绝缘子表面水珠、水膜及降落水滴引起的电场畸变会使电场强度过大从而会引发放电,破坏憎水性,同时对其闪络特性有一定的影响。为此,分析了水滴参数在不同电场旋转角的作用下对水珠表面电场的影响,探究了降落水滴对空间电场及闪络特性的影响。研究结果表明:水珠表面电场畸变特征与原始电场强度方向有关,为优化电场分布可以考虑改变绝缘子空间电场方向,使水珠处于电场旋转角θ较小的电场环境中;染污水滴滴落时空间电场强度增强,高电场强度区域增多,电弧沿着间隙和导电水流发展,可能导致引起高压端直接对车顶击穿;水滴周围电场强度最大值随气流速度的增大而增大,但水滴偏转角会影响闪络路径,因此只有适当的低速气流才会加大绝缘子闪络概率。     

新疆输电线路绝缘子风偏角影响因素分析

新疆地区输电线路风偏跳闸率高于全国平均水平, 强风是造成风偏闪络的主要原因, 同时大量复合绝缘子的使用使得风偏闪络频发。风偏放电的影响因素有风速、风压不均匀系数、风与导线夹角、输电线路的参数等, 通过对这些因素的逐一分析, 明确了风速、风压不均匀系数和垂直档距对绝缘子风偏角影响较大。线路设计时, 风速的选择很重要。而直线杆塔绝缘子串加装重锤防治风偏效果并不明显。     

特高压直流复合支柱绝缘子均压环的优化设计

均压环是改善复合绝缘子电位分布和电场分布直接而有效的方式,在特高压输电系统中极其重要。为此,对特高压直流复合支柱绝缘子的电位分布和电场分布进行了计算,引入了大均压环表面、护套沿面、高压端金具表面和小均压环表面等处的最大电场强度作为优化参考量,并探讨了各均压环参数和各优化参考量间的联系,分析了大小均压环各参数优化的相互影响,拟定了大小均压环各结构参数的优化顺序,提出了特高压直流复合支柱绝缘子均压环优化方法。并以±1 100 kV直流空心复合支柱绝缘子和±800 kV直流实心复合支柱绝缘子为例,建立了电场计算模型,对其均压环进行了优化设计。改进后的优化方法能够较快、有效地找到满足条件的优化方案。     

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。     

绝缘子芯棒碳化对其电场分布特性的影响

针对劣化复合绝缘子容易使输电线路发生闪络、跳闸、芯棒脆断等事故,严重威胁电力系统安全运行的问题,对护套和芯棒间存在碳化通道这种劣化情况下的复合绝缘子进行研究。采用有限元法对复合绝缘子碳化芯棒周围电场进行计算分析,建立绝缘子仿真计算模型,并在实验室条件下,现场测量护套和芯棒间存在碳化通道的沿串电场分布,实验测量数据与仿真结果基本一致,验证了理论计算的正确性。研究结果表明,碳化通道会畸变绝缘子串空间电场的分布,通道距高压端越近畸变越明显;碳化通道所贯穿的绝缘子伞裙其内部的电场值有所增大。     

异常发热复合绝缘子温升的影响因素研究

对异常发热复合绝缘子在不同环境湿度、温度、风速以及电场强度作用下的温升进行测试。新绝缘子在不同温湿度条件下几乎不出现温升,伞 套材料劣化复合绝缘子的温升随环境湿度的上升而升高,随着风速的提高而减小,随均压环屏蔽深度的增大而减小。材料劣化为复合绝缘子出现异常 发热的前提。环境温湿度通过影响材料在交变电场下极化损耗所产生的发热能量以及绝缘子的散热条件,从而影响绝缘子的温升。风速将影响绝缘子 的散热条件。电场强度的变化将直接影响材料极化损耗所引起的发热能量,均压环对高压端场强的削减作用将有效抑制绝缘子的温升。     

酸水混合物入侵对复合绝缘子电场强度分布的影响

为研究酸水混合物侵蚀对复合绝缘子电场强度所造成的影响,建立了复合绝缘子酸水混合物侵蚀模型,利用有限元法对绝缘子侵蚀前、后的电场强度及电位分布进行仿真计算.结果表明,在酸水混合物侵蚀的作用下,侵蚀处的电场强度、电位分布均发生严重畸变,伞裙的局部电场强度比正常值高53.7％,单片伞裙的承受电压值比正常值高1 175 V左右,这对复合绝缘子的安全稳定运行产生了严重的隐患.     

220kV空心复合绝缘子电场计算和优化

使用ANSYS有限元软件对220 kV空心复合绝缘子进行电场计算分析,讨论引拔管外径、引拔管壁厚及空心部分填充物对绝缘子电场分布的影响。并与常规实心复合绝缘子的电场进行比较,验证空心复合绝缘子结构的合理性。     

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110kV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。本文对这种错误安装均压环的110kV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。     

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.     

交流电场对复合绝缘子覆冰过程的影响

电场对输电线路绝缘子覆冰过程的影响不可忽视。以复合绝缘子FXBW-35/100为试品,分别进行了带电与不带电人工覆冰试验,分析电场对复合绝缘子覆冰过程的影响。结果表明：电场对绝缘子覆冰的影响体现为对水滴的吸引作用和泄漏电流的热效应。电场强度小的地方吸引作用明显,而电场强度大的地方热效应明显;带电覆冰时,冰凌中的气泡增多会向复合绝缘子的芯棒弯曲;低压端附近冰密度较大;高压端附近冰密度较小;冰厚的增长速度会出现饱和;冰重随电压的增长有一个先增加后减小的过程;带电覆冰时会出现稳定燃烧的电弧,这容易损伤绝缘子。     

表面电荷积聚对冲击电压下绝缘子沿面放电的影响

绝缘子的表面缺陷会导致表面电荷积聚，使绝缘子表面的电场发生畸变，影响冲击电压下绝缘子的沿面放电。研究了表面电荷对绝缘子沿面放电进程的影响，发现表面电荷积聚可以降低绝缘子沿面放电的起始电压。外施冲击电压的极性与绝缘子表面电荷极性是否相同会影响绝缘子的电晕起始时刻、由流注向先导的转变时间间隔和流注电晕电流。表面电荷对GIS支撑绝缘子的50％冲击闪络电压和伏秒特性也有一定的影响。     

特高压线路沿绝缘子串进入等电位作业的探讨

阐述了带电作业的优点,分析了500 kV和1 000 kV电压等级线路沿耐张绝缘子串、直路绝缘子串进入强电场时作业人员的安全问题,并提出了人体沿绝缘子串进入强电场的方法。     

风速及风向对复合绝缘子闪络特性的影响

电力系统复合绝缘子闪络故障往往与有风天气状态有关,除因风引起的风偏闪络外,本文统计发现低风速状态下仍存在一定数量的复合绝缘子闪络故障,而目前有关不同风速及风向对复合绝缘子闪络特性的研究数据尚十分缺乏。为了研究风速和风向对复合绝缘子闪络电压的影响,在风洞试验室搭建了工频闪络特性试验平台,来模拟自然界中不同风速和风向,通过复合绝缘子人工闪络试验,获得了不同风速及风向条件下复合绝缘子的闪络电压。结果表明,不同的风向角下复合绝缘子闪络电压会随风速的增加而升高,绝缘子闪络电压受风向角影响明显,风向角越接近90°,闪络电压越高,紫外摄像表明空气流对复合绝缘子闪络的形成和发展起到抑制作用。研究结果有助于指导对复合绝缘子闪络故障的现场分析。