绝缘子表面电场紫外辐射量测仿真分析

在绝缘子串表面直接测量电场强度时,电场测量探头靠近绝缘子串引起其表面电场畸变。提出了一种通过测量紫外辐射数值间接获得绝缘子串表面电场的方法。分析了表面电场与紫外辐射之间的数值关系,采用有限元电磁场仿真ANSYS软件对XP-100悬式绝缘子串表面的电场进行仿真,得到绝缘子串周围的电场分布,并依据它们的数值关系推导出紫外辐射场分布,对紫外辐射场分布和电场分布进行对比分析。结果表明:紫外辐射场分布和电场分布保持相同的变化规律,即可通过测量紫外辐射值间接获得绝缘子串表面电场强度,验证了该方法的可行性。     

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。     

高电场下ZnS:Cu 复合涂层的电致发光机理EI北大核心CSCD

输变电设备安装运行过程中不可避免产生各种绝缘缺陷,将电致发光材料引入绝缘系统,能够直观显示高电场区,进而实现绝缘缺陷的自检测。该文针对ZnS:Cu复合涂层在高电场下的电致发光机制进行研究,利用棒–板结构电极在变压器油与空气中的不同特点,通过发光分布、放电电流与表面电荷等特性的观测,分别考察在无放电和有放电情况下的电致发光特征。结果表明,ZnS:Cu复合涂层的电致发光来源于无放电时的电荷极化发光与高电场下的气体放电诱导发光,其中电荷极化发光分布与电场强度密切相关;放电起始后,气体放电沉积在涂层表面的正负电荷向ZnS:Cu迁移形成激子,进而以辐射跃迁的方式产生发光。实验获得了ZnS:Cu复合涂层的基本发光机制,对在电场分布定性表征与绝缘缺陷自诊断中的应用具有指导意义。     

±1100 kV直流换流阀模块内部金属部件和层间绝缘子电场仿真及绝缘优化

文中以±1 100 kV直流换流阀模块内部金属部件和层间绝缘子为研究对象,采用SolidWorks及Ansys混合建模技术,建立了研究对象的三维模型。对该模型进行了单阀直流耐压试验仿真和交流耐压试验仿真,得到其电场分布结果,根据此结果对模型进行了绝缘优化。结果表明:单阀直流试验下散热器表面场强分布恶劣;两种试验下母排、水管金具表面场强分布均在场强控制值以内;两种试验下层间绝缘子及绝缘子金具表面场强分布均远远低于场强控制值。针对以上结果,首先对散热器倒角半径进行改进,改进后其表面场强分布情况得到明显改善,均降至场强控制值以内;然后研究缩小层间距的情形,层间距减小后仍可保证层间绝缘子及其金属表面场强分布在安全范围。     

利用光电电场传感器测量合成绝缘子的沿面场强

利用光电电场传感器对复合绝缘子表面场强的分布进行了测量,采用平行金属板对研制的电场传感器进行了工频标定实验,并测量了绝缘子棒身表面附近的轴向电场和伞裙下方的径向电场分布。对绝缘子和连接金属导体进行了建模,并利用边界元法计算了绝缘子表面场强的分布,计算结果和测量值基本符合。     

干燥带对污秽绝缘子电场分布的影响

干燥带的产生极大地改变了污秽绝缘子表面电场分布,并且干燥带与局部电弧以及污闪的发生密切相关。基于此,利用ANSYS有限元分析软件建立了绝缘子三维电场计算模型,利用准静态谐分析法分析了交流情况下干燥带的形成、沿面分布、宽度、角度、数目等对污秽绝缘子沿面电位及电场分布的影响。结果表明:干燥带对污秽绝缘子电场分布有明显的畸变作用,干燥带区场强变大;干燥带区最大场强与其在绝缘子表面位置有关,沿绝缘子表面轴向呈非对称U型变化趋势,且下表面产生的干燥带场强大于上表面;干燥带上各处场强大小不同,中心处场强最大,且随干燥带在绝缘子表面周向角度增加而增加,随轴向宽度增加而减小;干燥带数目的增加会削弱彼此的场强。     

GIS盆式绝缘子气隙缺陷下电场变化规律仿真研究

为了研究气体绝缘组合电器(GIS)盆式绝缘子存在气隙缺陷时的电场变化规律,以800 kV GIS盆式绝缘子为研究对象,建立了三维仿真模型,基于有限元原理仿真计算了GIS盆式绝缘子内部分别含有气泡及缝隙等典型气隙缺陷时的电场分布,并分析了气泡位置及大小、缝隙分布方向及宽度对盆式绝缘子电场的影响规律。仿真结果表明:电场畸变主要出现在缺陷处,气泡表面最大场强比无气泡时增大50%左右,较高场强区气泡表面的场强能够引起气体电离;气泡半径对场强变化的影响不到6%;横向裂缝场强最大增大约1.78倍,远大于径向裂缝场强的变化;径向裂缝越宽,裂缝最大场强越大;横向裂缝越宽,场强畸变越小。     

颗粒荷电对绝缘子沿面场强影响的数值模拟

污秽颗粒荷电会影响绝缘子周围场强分布,改变颗粒轨迹,进而影响其表面积污状况及电力系统的可靠性。以0～±30kV直流电压作用下XSP-160型瓷三伞绝缘子为研究对象,建立了该绝缘子物理模型,利用COMSOL软件对颗粒不同荷电方式时该绝缘子表面的积污特性进行了数值模拟,与华北电力大学(保定)风洞实验室开展的风洞试验的结果对比,探究了颗粒"按比例"荷电方式的模拟方法的合理性。籍此,以110kV直流电压作用下XSP-160型瓷三伞绝缘子为研究对象,对清洁和污染环境中该绝缘子沿面场强进行数值模拟和对比分析,探究颗粒荷质比和荷电极性对该绝缘子沿面场强的影响。研究结果表明:颗粒"按比例"荷电方式的模拟方法相对合理;污染环境中各伞裙场强峰值点均处于其几何特征凸点处,其场强畸变率最高可达6倍;高压端2号和低压端7号伞裙沿面场强随着荷质比绝对值的倍增而非线性增大,其主要特征点处沿面场强分布特征分别为:正荷质比负荷质比≈清洁环境、负荷质比正荷质比清洁环境。     

分离水珠对支柱绝缘子电场分布的影响

憎水性时表面的分离水珠对电场有畸变作用,容易导致局部放电。为此,基于有限元法建立了110kV瓷支柱绝缘子的真实模型和模拟的复合支柱绝缘子模型,基于准静态拟谐性场分析了分离水珠存在时表面电场/电位的分布情况并与不存在水珠的情况进行了比较,获得了容易发生局部放电的区域和水珠畸变场强的影响范围。同时分析了接触角、水珠间距、电导率对电场的影响,结果表明:水珠的存在畸变了其附近的电场,但对电场的整体分布和电位影响很小;上下金具附近、伞裙上表面与柱体相交处是电场集中区域;电场仅在大伞裙外侧以内小范围内发生畸变;复合支柱绝缘子沿面电场略小于同样形状的瓷支柱绝缘子;随着水珠接触角的增加/间距的减少电场畸变更严重;实际情况中水的电导率对场强几乎没有影响。     

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。     

动车组车顶隔离开关用支柱绝缘子污秽状态下的电场分布特性研究

摘 要：研究污秽状态下支柱绝缘子的电场分布特性对于动车组的安全稳定运行具有重要的意义。本文以FQJG2-30-16-400-M型车顶复合支柱绝缘子为研究对象,进行如下研究：对绝缘子表面进行淋雨试验,同时施加40kV工频电压,靠近金具部分的伞裙首先发生闪络,且出现了干燥带,伞裙边缘形成大粒径的水珠时,容易引发局部放电。利用comsol有限元分析软件在绝缘子靠近金具的伞裙表面设置干燥带和水珠,护套表面存在干燥带时,电场畸变明显,杆径处的干燥带场强最大,上表面干燥带场强大于下表面干燥带场强,干燥带场强最大值随着干燥带数量增加反而减小。绝缘子表面出现水珠时,水珠附近的场强明显增大,越靠近中轴线水珠表面电场强度越大。靠近高压端的水珠的最大电场强度受半径的影响较大,低压端则不明显。     

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。     

内插入电极式结构复合绝缘子场强及电位分布试验研究

为了改善复合绝缘子高压端部电场强度,通过有限元仿真计算设计了一种新型的内插入电极武结构,同时对均压环进行了优化设计。为了检验优化设计后的内插入电极式结构复合绝缘子端部场强改善情况,在试验室利用光纤场强测试仪测量复合绝缘子伞裙的场强分布并计算出其电位分布。与未加内电极的绝缘子进行对比,研究表明这种内插入电极式结构复合绝缘子对改善复合绝缘子沿面场强分布和电位分布,降低复合绝缘子导线侧局部场强过于集中是非常明显和有效的。     

基于 Kerr 效应的绝缘子表面 Laplace 电场光斑图像计算

通过比较外加Laplace电场和Possion电场的Kerr效应光斑图像,可以定性了解沿面闪络前绝缘子表面电场的畸变程度。为此,提出了一种Laplace场Kerr效应光斑图像的计算方法,并通过该方法获得了平板电极之间Kerr液体间隙的Laplace场光斑图像。将所得计算图像与同一间隙在线测量得到的Laplace场光斑图像进行对比,证实了该计算方法的有效性。计算结果表明:空间的电场分布与激光的光强分布存在唯一对应关系;在100 kV电压下,平板电极间由Kerr效应引起的激光光强呈对称条纹分布,出现4级亮条纹且条纹向中心弯曲。     

分离水珠对车顶绝缘子沿面电场影响及相应优化改进措施

针对动车组车顶绝缘子低温、凝露、大雾天气下易引发闪络事故,以受电弓绝缘子为研究对象,建立绝缘子表面水珠简化的平行电极3维计算模型。采用电场旋转角定义水珠的外加电场方向,研究了外加电场下最大电场增强因子与电场旋转角的关系,得到了2者之间的函数关系,以此分析了车顶绝缘子均压环的优化设置参数。研究结果表明:含分离水珠的车顶绝缘子表面电场畸变与外加场强方向有关,最大场强点位于等电位面与水珠的切点处,端切点处电场的畸变比顶切点处更明显;考虑体积为1μL的半球形水珠分布于车顶绝缘子不同位置的电场增强因子变化,优化高压端伞裙表面最大场强的原则,确定了均压环半径R=90 mm、距离高压端高度H=49 mm、截面半径r=20 mm的最佳均压环配置方案。     

绝缘子沿串憎水性不均匀分布对污闪特性的影响研究

RTV涂料具有良好的防污闪性能,在电力系统得到大规模应用。但作为一种有机材料,受高温、高湿和强紫外线照射等恶劣条件的影响,绝缘子表面RTV涂料会逐渐老化,绝缘子沿串憎水性出现不同程度的下降,影响RTV涂料的防污闪效果。为了研究绝缘子串污闪电压与其沿串憎水性分布的关系,文中对人工染污的绝缘子串进行污闪试验,试验研究了仅在绝缘子上表面或下表面涂有RTV和仅在绝缘子串高电场区或低电场区覆涂RTV涂料时,沿串憎水性分布不均匀的绝缘子串的污闪电压。研究发现:同种污秽度下,下表面涂有RTV的绝缘子串的污闪电压的绝缘子串的污闪电压远高于仅涂上表面的绝缘子污闪电压;而低场强区涂RTV的绝缘子串污闪电压和高场强区涂RTV的绝缘子串污闪电压并没有明显的差异。试验结果为老化RTV涂料的评估提供参考。     

绝缘子表面电场及电荷的测量

绝缘子表面电荷积聚及其引起的表面电场分布畸变是导致绝缘子表面闪络电压低的主要原因.对绝缘子表面电场及电荷分布进行测量有助于正确地设计绝缘子.为此,在阅读大量相关文献及进行技术调研的基础上,结合作者目前正在进行的研究,对绝缘子表面电场及电荷的测量技术进行了综述.首先简要分析了绝缘子表面电荷的来源(场致发射、局部放电、固体...     

污秽潮湿状态下有机复合绝缘子周围电场分布研究

研究污秽潮湿状态下绝缘子表面电场特征可有效提高绝缘子可靠性。本文依据工频复数电场理论,选择合适的参量对污层的电气特征进行描述,建立污秽潮湿状态下绝缘子电场计算三维有限元模型,研究均匀污层对有机复合绝缘子周围电场的影响,对清洁干燥和污秽潮湿状态下的绝缘子电场分布进行实际测量,并对污秽潮湿状态下绝缘子表面的污层进行模拟。实测结果与仿真结果一致,验证了该模型的有效性,同时也得出结论:潮湿污层对绝缘子周围电场的畸变与污层的电导率有关。     

低/零值绝缘子带电检测机器人可行性研究及研制

为解决输电线路绝缘子在线检测问题,设计了低/零值绝缘子带电检测机器人。确保检测机器人在强电场中能够解决在线检测问题,运用ANSYS仿真软件建立750 k V输电线路的U300B/195悬式钢化绝缘子,以及机器人抓手、环氧树脂板和分裂导线等部件的仿真模型,并对机器人检测装置进行电场计算分析。研究结果表明:环氧树脂板与铝垫片交接处场强畸变严重;修整后的环氧树脂板可较大程度减小其内部以及表面的电场;检测装置会影响绝缘子周围的电场分布,但不会影响其绝缘性能;检测机器人能够测量绝缘子绝缘阻值。     

气-固交界面绝缘子表面电荷的观测与分析

论文对绝缘子气 -固交界面电荷积聚的法向场强模型进行了分析 ,发现现有的法向场强模型只能解释气体侧有微放电情况下的电荷积聚问题。通过实际测量绝缘子表面电荷的分布 ,对理论研究结果进行了实验验证。首次通过实验观察到直流电压作用下 ,在一定的电压幅值范围内 ,随着电压作用时间的增加 ,绝缘子表面电荷的极性会发生不断反复的翻转。这与国外研究者认为的绝缘子表面电荷积聚会随着电压作用时间的增加逐渐增加 ,进而达到饱和的结果有着显著的不同。这一实验现象与本文的理论分析相吻合