直流复合绝缘子芯棒材料中空间电荷特性研究

使用PEA法空间电荷测量系统测量了负直流高压电场作用后复合绝缘子芯棒材料中空间电荷分布,并进行了相关的分析和讨论。结果表明,在高压直流电场作用下,芯棒材料内部积累的空间电荷的极性和密度受到温度、电场强度和电场作用时间等因素的影响。由于陷阱深度的不同和物理、化学变化的作用,不同温度下芯棒材料内空间电荷的积聚极性和积聚量不同,特别是在20℃和40℃之间以及100℃和120℃之间存在明显变化。20℃下芯棒材料中空间电荷的积累随电场增大、电压作用时间的增加而增加。     

特高压直流复合绝缘子的电气线性特性试验研究

针对南方电网公司自主研发的±800 kV直流复合绝缘子样品,提出了全电压全尺寸污秽电气线性特性验证试验方案。介绍了南方电网公司在瑞典输电研究院(Sweden transmission research institute,STRI)完成的±800 kV直流复合绝缘子全电压全尺寸污秽电气线性特性验证试验的情况,试验结果表明,特高压直流复合绝缘子的污闪电压与绝缘子长度呈良好的线性关系,STRI实验室与国内试验数据具有良好的一致性。     

高压直流复合绝缘子空间电荷积聚的仿真

为了研究户外高压直流复合绝缘子空间电荷的积聚情况,笔者以实际运行中的绝缘子为研究对象,采用有限元分析软件COMSOL,对绝缘子空间电荷分布情况进行仿真研究。由于户外复合绝缘子易于受环境影响而导致表面电导率不均匀,文中引入了表面电流密度这一影响因素,从电磁场基本方程组出发,建立了计算模型。从仿真结果可知,在负极性电压作用下,复合绝缘子在伞裙护套交接处一定范围内电荷积聚量最大,且电荷极性与相邻电极极性一致;当阴极端第1个伞裙表面局部粘附污秽时,第1个伞裙上表层处空间电荷密度增大,下表层处空间电荷密度减小。     

复合绝缘子在特高压直流工程中应用探讨

综述复合绝缘子在国内外高压、超高压交直流线路应用情况,实践显示已有的复合绝缘子运行效果良好,提高了耐污闪能力,减少了运行维护的工作量。以云广±800kV直流工程为例,计算表明在耐张串上采用复合绝缘子可以满足相关规程规定,与盘型绝缘子相比具有显著的经济优势。由于在特高压直流线路耐张串应用复合绝缘子尚属首次,因此,云广直流线路中采用复合绝缘子的实践及其运行经验尤其值得关注。     

特高压直流换流站支柱绝缘子设计

特高压直流换流站的外绝缘设计是特高压直流输电工程的关键技术之一,直接影响工程的安全可靠运行,文章主要讨论特高压换流站支柱绝缘子的选型和设计。首先统计了 我国±500 kV换流站外绝缘的运行情况,总结了±500 kV换流站加强外绝缘和防污闪的主要措施,并分析了室温硫化硅橡胶(room temperature vulcanized silicone rubber,RTV)和长效室温硫化硅橡胶涂料的性能特点。然后根据积污站测试结果对特高压换流站站址的污秽水平进行了预测,根据预测的污秽水平和实验室污耐压试验结果推导出其所需的爬电比距。最后,分析了不同型式支柱绝缘子的经济技术特点,以及国内外厂家的制造能力,推荐瓷涂RTV方案作为特高压直流换流站外绝缘的首选方案,并对瓷涂RTV绝缘子使用过程中的相关问题进行了探讨。     

特高压复合绝缘子有限元模型的简化

为了研究特高压复合绝缘子在长时间电场作用下的电场分布特性,笔者对特高压复合绝缘子进行有限元建模,并计算沿芯棒的电位分布。以完整细剖分模型的计算结果作为基准,将简化模型的结果与其对比来验证简化模型的有效性。通过比较证明了简化模型可以代替完整模型进行复合绝缘子电位分布的分析且能够在很大程度上减小计算规模,对特高压复合绝缘子的建模分析具有重要参考意义。     

低气压下特高压直流污秽复合绝缘子覆冰闪络特性

复合绝缘子耐污性能好,我国在建的云广±800 kV直流特高压线路将采用复合绝缘子,但该线路面临覆冰和高海 拔的影响。该文在人工气候室模拟高海拔的低气压研究了2种不同伞型结构的染污复合绝缘子直流冰闪特性。结果表明：特高压直流复合绝缘子冰闪电压随冰厚和污秽程度增加均呈幂函数规律下降,2种绝缘子冰厚影响特征指数分别为0.246、0.212,污秽影响特征指数则分别为0.174 2、0.178 4。而冰闪电压与高海拔低气压之间满足幂函数关系,其气压影响特征指数与绝缘子型式、覆冰状态和覆冰量、污秽程度等有关。在中等覆冰条件下,五三型结构复合绝缘子具有较好的覆冰电气性能。在严重覆冰条件下,复合绝缘子伞裙结构对直流冰闪电压的影响不明显。     

特高压直流输电线路在雾霾天气下的离子流场计算研究

特高压直流输电线路的离子流场会受到天气条件的影响.为了更加准确地掌握雾霾天气时直流线路离子流场的变化规律,基于有限元法计算了天气良好时±400 kV直流输电线路的离子流场,并通过对比说明了计算是准确和可靠的.在此基础上,分析了雾霾天气对离子流场的影响机理,并计算了空气严重污染并伴有轻雾的雾霾状况下±800 kV特高压直流输电线路的离子流场.结果表明,与天气良好时相比,雾霾天气时的直流线路合成场强和离子流密度有不同程度增大.     

特高压直流输电线路外绝缘设计和绝缘子选型

污秽外绝缘问题是我国直流特高压输电工程建设中最关键的技术问题之一。瓷和玻璃绝缘子已经不能满足我国特高压直流输电工程外绝缘的要求,复合绝缘子是解决该问题的必然选择。目前国内外虽然对复合绝缘子的直流污闪特性进行大量的研究,但对其人工污秽试验方法及输电线路绝缘子选型等外绝缘设计的一系列基础问题尚没有解决。为此提出了特高压直流输电线路外绝缘设计和复合绝缘子选型需要开展的研究,并对比了3种不同材料绝缘子的直流污闪特性,最后详细的论述了复合绝缘子伞裙结构的优化设计。     

高压直流绝缘子串电压分布计算

应用直流离子流场的基本原理及简化假设，对高压直流悬式绝缘子串的电压分布进行近似计算，并与实测结果作了比较与分析。     

高电压直流复合绝缘子表面电荷积聚的有限元数值模拟及影响分析

空间直流电场和伞裙表面电荷静电将造成高电压直流工程用复合绝缘子伞裙表面快速并大量积聚电荷,引起绝缘子沿面电场畸变且闪络电压降低,从而导致高电压直流工程用复合绝缘子的绝缘性能和耐老化性能下降。以FXBW6-10/70型号的高电压直流输电线路用复合绝缘子为例,建立复合绝缘子二维仿真模型,采用有限元法对表面存在有电荷的高电压直流复合绝缘子进行电气特性分析,研究表面积聚电荷的正、负极性以及电荷积聚量对伞裙轴向和径向电场分布的影响规律,采用改进的电容探头测量伞裙表面积聚电荷随时间的动态变化过程,验证有限元仿真的有效性。结果表明:导线侧三交汇点处场强最大值与伞裙表面积聚的负极性电荷量呈负相关,与伞裙表面积聚的正极性电荷量呈正相关;伞裙表面积聚电荷存在由伞裙内侧逐步向伞裙边沿扩散的动态特性。     

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。     

合成绝缘子串电压分布计算和屏蔽环位置优化

将有限元法用于500 kV线路合成绝缘子串上电压分布计算,计算结果用于屏蔽环位置的优化。建立考虑屏蔽环、分裂导线、横担的三维静电场模型,探讨并选取模型合适的外边界长度。计算并对比两个屏蔽环多个位置组合的电压分布,选取最优的位置组合。     

串联玻璃绝缘子改善复合绝缘子电场的研究与应用

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.随着电压等级和复合绝缘子结构高度的增大,这种现象愈加严重.强电场将导致外绝缘介质和金具表面发生电晕放电,降低绝缘子的运行寿命,对电力安全运行造成严重威胁.笔者通过在复合绝缘子导线侧串联玻璃绝缘子的方法降低了复合绝缘子导线端承受的电压,消除了畸变电场,改...     

纳米碳化硅/低密度聚乙烯复合材料的空间电荷分布特性

空间电荷的积聚会引起局部电场的畸变,从而引起局部放电(PD)和电树枝的产生与发展,成为导致聚合物绝缘性能降低的重要因素。针对此问题,采用电声脉冲(pulsed electro-acoustic,PEA)法研究了利用不同偶联剂(包括KH-560偶联剂和A-171偶联剂)进行表面改性后的纳米SiC添加到低密度聚乙烯(LDPE)中所制备得到的SiC/LDPE复合材料的空间电荷分布。实验结果表明,纳米SiC粒子与LDPE本体之间的界面是陷阱的主要来源,添加纳米粒子对同极性电荷的注入具有一定的抑制作用;而偶联剂对陷阱的性质和能级有重要的影响,不同复合材料的空间电荷分布是不同的,KH-560SiC/LDPE复合材料中存在大量正极性亲和性的深陷阱,而A-171SiC/LDPE复合材料中则分布大量正极性亲和性的浅陷阱,从而影响载流子迁移,改变原有LDPE的介电性能。分析认为此现象源于不同偶联剂的分子结构差异,含有不对称侧链和端基的KH-560偶联剂更容易产生深陷阱,而含有烯烃结构的A-171偶联剂则容易产生浅陷阱。     

高压直流单极离子流场的有限元迭代计算

采用有限元方法对HVDC单极离子流场进行迭代求解,在采取一定近似条件的情况下,将描述高压直流线路周围场分布的三阶非线性偏微分方程分解为对泊松方程和电流连续性方程的分别求解。在给定空间电荷密度初值后,不断迭代求解并根据每一步结果对空间电荷密度修正直至收敛。讨论了计算中需要考虑的若干问题,舍弃了Deutsch假设,并用更符合实际的导体表面场强经验公式代替Kaptzov假设,提出一种空间电荷密度更新公式。最后用具有解析解的同轴圆筒电极问题对该算法进行了验证,并与相关HVDC模型实验数据进行比较,得到了较满意的结果。该方法可适用于HVDC单极离子流场的计算分析。     

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。     

高压输电线路用复合绝缘子电位和电场分布的计算与改善

采用模拟电荷法和有限元法计算高压线路用复合绝缘子的电场分布和电位分布，讨论了改善复合绝缘子电场和电位分布的措施。为验证计算结果，还进行了复合绝缘子的电位分布试验。