计算流体力学在绝缘子积污特性分析中的应用

以XP-160线路绝缘子的积污特性为研究对象,利用计算流体力学方法,建立了求解线路绝缘子外部3维两相粘性不可压缩湍流流场的基本控制方程组,在得到了绝缘子外部流场的基础上分析了绝缘子的污秽颗粒碰撞系数(E)等撞击特性和空气来流速度(v)、污秽颗粒直径(dp)、气流风向倾角等对污秽撞击绝缘子特性的影响。结果表明:水平风向下,绝缘子上表面污秽颗粒碰撞系数随颗粒粒径或者风速的增大而增大,相对于绝缘子上表面,绝缘子下表面碰撞系数很小;非水平风向下,绝缘子上表面碰撞系数随自然风倾角的增大而减小,而绝缘子下表面则相反,且在易产生非水平气流的丘陵地区,XP-160绝缘子下表面污秽碰撞系数远远大于平原地区绝缘子。     

对绝缘子表面电荷积聚机理的讨论

从电磁场基本方程组出发,给出非均质介质中绝缘子表面电荷积聚的规律,揭示其物理本质和关键影响因素;研究了不同绝缘介质的交界面电荷积聚的方式和特点。用本文提出的理论可以解释文献报导的三种积聚模型,为分析绝缘子表面电荷积聚状况提供了理论依据。     

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。     

复合绝缘子表面湿润积污过程的数值模拟方法

为深入了解绝缘子外部在湿润条件下的积污机理,基于计算流体力学原理CFD建立了求解湿润气象条件下复合绝缘子外部三维两相粘性不可压缩湍流流场的基本控制方程组和尘埃颗粒对流扩散的基本方程,提出应用CFD软件Fluent可对复合绝缘子表面固体尘埃颗粒湿沉降过程进行动态模拟的一般方法。结果表明:不同伞裙结构的复合绝缘子水滴撞击特性和尘埃颗粒对流扩散特性不同;绝缘子外流场尘埃颗粒的湿沉降过程可以简化为气液两相湍流和尘埃颗粒对流扩散的耦合问题;水滴的碰撞系数E,伞裙和杆径区域的烟灰(粒子)浓度c,一定程度上反映复合绝缘子是否容易积污以及覆冰和发生冰棱桥接。     

检测劣质绝缘子的新方法——敏感绝缘子法

提出了一种新的判断方法－－敏感绝缘子检测方法。该方法是在电压分布法的基础上开拓出来的新方法，基本原理是劣质程度不同的绝缘子，在绝缘子串中处于不同位置时，不但其本身承受的分布电压会发生变化，还会影响其它绝缘子。试验证明，当存在劣质绝缘子，特别是存在零值绝缘子时，不论劣质绝缘子处于什么位置，敏感绝缘子的分布电压变化从总体上都比较明显。因此，仅测量敏感绝缘子上的分布电压就可以判断该串是否存在劣质绝缘子。从而减轻了工作量，提高了工作效率，成为适应电力系统发展的新方法。     

直流GIL中线形金属微粒对柱式绝缘子表面电荷积聚的影响

针对直流气体绝缘金属封闭输电线路中导电微粒污染问题,研究其对柱式绝缘子表面电荷积聚的影响。首先基于麦克斯韦方程组理论,对绝缘子表面电荷的积聚情况进行分析;并进一步纳入微粒污染以及气体侧空间离子的产生、复合、迁移、扩散等作用,建立了微粒污染情况下包含气体侧微观机制的绝缘子表面电荷积聚模型,利用COMSOL软件对不同极性下绝缘子表面附着微粒以及绝缘子附近存在悬浮微粒两种情况分别进行了求解分析。此外,结合前人实验研究的数据证明了仿真方法与结果的有效性和正确性。结果表明:附着绝缘子表面的导电微粒可引起表面电荷的积聚激增,其中附着在中间部位的微粒引起的电荷激增量更为显著,且微粒两端积聚电荷的电性相反;悬浮微粒对表面电荷积聚的影响较小,当悬浮微粒距绝缘子表面垂直距离超过4倍微粒直径时,其对绝缘子表面电荷的影响可以忽略。     

基于邻域信息交互的任意角度航拍绝缘子检测

航拍绝缘子图像存在背景复杂、绝缘子空间方向多变且其自身具有大长宽比的特点，采用传统水平矩形框目标检测算法对航拍绝缘子进行检测，会引入大量的背景信息，导致定位绝缘子缺陷等后续操作变得更为困难。为此，本文提出了一种基于邻域交互注意力的任意角度航拍绝缘子检测方法。本文方法在现有的绝缘子检测框架中加入了目标边界框的角度预测分支。角度预测分支的引入，使得该方法对网络特征表达能力提出了更高的要求，为此，本文提出了一种邻域信息交互注意力机制，并通过该机制来建模绝缘子空间信息关系，从而实现对航拍绝缘子的精准检测。试验结果表明，本文提出的方法能够精准检测复杂环境中的绝缘子，检测精度达到了93.5%,有效避免了大量背景信息对绝缘子缺陷检测的干扰。     

绝缘子产品领域的一颗耀眼新星--高强度耐污闪的盘形悬式瓷复合绝缘子

在当今绝缘子行业，瓷绝缘子、玻璃绝缘子，有机复合绝缘子处于三分天下的市场格局，之所以没有哪一种产品能够一统天下．其主要原因在于，以上三种产品都有各自的缺点，瓷绝缘子的污闪，玻璃绝缘子的自爆，复合绝缘子的脆断，没有哪一种产品能够彻底解决以上问题。     

我国研制出自洁耐污盘形悬式绝缘子

近日，内蒙古精诚高压绝缘子有限公司采用中国发明专利“绝缘子风力清扫环”（专利号：011217847）研制开发出“自洁耐污盘形悬式绝缘子”。这种绝缘子的基本原理是在瓷绝缘子的上下伞之间加装了一个风力清扫环，利用自然风力清扫绝缘子。以往的双伞形绝缘子上下伞之间的距离太小，清扫环放不进去，经过工程技术人员的精心设计，加大了双伞之间的距离，解决了这一问题，     

过冷水滴撞击复合绝缘子表面的数值模拟

为合理设计和选择适用于覆冰地区复合绝缘子伞型结构,建立了求解覆冰气象下复合绝缘子外部三维两相粘性不可压缩湍流流场的基本控制方程组,得到覆冰过程中复合绝缘子外的水滴运动轨迹,分析了复合绝缘子的水滴碰撞系数等撞击特性和气体来流速度v、水滴平均有效直径MVD、绝缘子伞裙倾角和伞裙直径等对水滴撞击复合绝缘子特性的影响。结果表明:伞裙的水滴碰撞系数E随v或MVD的增大而增大,上倾角α=7～9°、下倾角β=0的伞裙和伞径为130～145mm的伞裙水滴E最小。根据计算结果,提出了应用于覆冰地区的复合绝缘子伞裙结构:大中小伞交错排列,大中伞间由两个小伞排列组成,α取5～9°,β取0,中伞伞径取130mm。     

绝缘子风力清扫环的研究与应用

输电线路污闪事故时常发生，给电网安全运行带来了隐患。文章阐述了一种利用自然风力清扫绝缘子——绝缘子风力清扫环的成果。采用绝缘子风力清扫环清扫绝缘子，具有可提高污闪电压50％、抗雷击、防冰闪等优点。绝缘子风力清扫环的应用已有3年来，使用过的地方没再发生污闪事故。经过进一步研究，设计出了一种抗污闪能力更强的“自洁耐污盘形悬式绝缘子”。     

基于电场分布曲线的瓷质绝缘子零值检测技术研究

利用无人机搭载电场传感器可实现瓷质零值绝缘子的快速检测，是一种新兴的高效零值绝缘子带电检测技术。然而，基于电光效应的电场传感器由于电光晶体各向异性只能测量特定方向的电场分量，如何利用不同电场分量检测零值绝缘子仍需要研究。文中首先建立了110 k V等级瓷质绝缘子串仿真模型，获得了总电场、轴向电场分量和径向电场分量分布曲线，并考察了零值绝缘子位置、检测距离、绝缘子串离地高度等因素对不同电场分量畸变程度的影响。然后，讨论了零值绝缘子的检测方法，发现当第一片绝缘子为零值绝缘子时，可利用过零点和畸变程度作为判据，而其他绝缘子零值时可利用二次变化率判定。最后，进行高压大厅验证试验，证实了采用电场分量检测零值绝缘子的有效性，为后续无人机检测零值绝缘子提供参考。     

合成绝缘子用于三峡工程超高压输电线路的技术经济分析

在发达国家合成绝缘子已作为一项成熟技术广泛用于超高压输电线路，并积累了成功的运行经验。５００ｋＶ交流合成绝缘子和电瓷或玻璃绝缘子的价格相当；５００ｋＶ直流合成绝缘子的价格已明显低于电瓷或玻璃直流绝缘子的价格。合成绝缘子有优异的耐污闪能力，又不存在检测零值绝缘子的问题，可大大减轻线路的运行维护。合成绝缘子的强度高、重量轻，可使输电杆塔的造价降低。三峡工程超高压输电线路若采用合成绝缘子技术，将有明显的     

绝缘子风力清扫环的研究

介绍了一种用于电力系统清扫绝缘子表面污垢的风力清扫环，它由一个绝缘环和风力推动碗、毛刷环、刮板等组成，利用风力使清扫环在绝缘子上旋转，扫除和刮去绝缘子表面污垢，使绝缘子保持清洁，防止污闪事故的发生。     

上海申能“变脸”2亿元启动新能源开发

近日，内蒙古精诚高压绝缘子有限公司采用中国发明专利“绝缘子风力清扫环”（专利号：011217847）研制开发出“自洁耐污盘形悬式绝缘子”。其原理是在瓷绝缘子的上下伞之间加装了一个风力清扫环，利用自然风力清扫绝缘子。以往的双伞形绝缘子上下伞之间的距离太小，清扫环放不进去，而该产品经过工程技术人员的精心设计，加大了双伞之间的距离，解决了这一问题，从而使清扫环的清扫面积加大了1倍以上，并且使清扫环可用于水平放置的耐张绝缘子。     

500KV线路自然积污规律试验研究

本文介绍了一种测量５００ｋｖ线路绝缘子串自然污盐密串平均值测量的新方法，总结了各种号绝缘子的积污规律，以及塔高；电压等级对绝缘子积污的影响。为５００ｋＶ线路绝缘、绝缘子选型，污秽研究和线路清扫等提出了科学依据。     

合成绝缘子、玻璃绝缘子、瓷绝缘子的综合技术经济比较

对合成绝缘子，玻璃绝缘子和瓷绝缘子的性能和运行情况进行了广泛的比较，讨论了采用合成绝缘子和玻璃绝缘子应注意的问题，得出了新建高压线路时就应采用玻璃绝缘子和合成绝缘子的结论。     

石墨纤维附着及临近绝缘子的异常侵害机理研究

绝缘子是电网中应用最广的绝缘设备之一，户外运行要承受污秽、鸟害、冰雪、异物附着等异常侵害。石墨纤维作为异物中一种，可用于制备专门攻击电气设备外绝缘的软杀伤武器石墨炸弹。为研究石墨纤维附着及临近绝缘子的异常侵害机理，本文建立了棒形悬式复合绝缘子有限元三维仿真模型，分析了石墨纤维对绝缘子电场分布的影响，在此基础上设计了石墨纤维侵害绝缘子的高压试验装置，并通过高压在线试验，模拟绝缘子实际运行时受到异常侵害的情况。通过高速摄像机、紫外成像仪和红外热像仪观测石墨纤维影响绝缘子性能的宏观与微观过程，结合仿真与试验结果得到石墨纤维临近及附着绝缘子的放电机制，并研究石墨纤维参数对绝缘子耐压水平的影响。     

电网运行中绝缘子的损坏原因及检测

目前，我国绝缘子市场正在走向多元化，这既是保障电网安全运行的需要，也促进了国产绝缘子制造质量的提高。章对线路绝缘子(盘形瓷绝缘子与玻璃绝缘子，棒形瓷绝缘子与复合绝缘子)、支柱绝缘子和大型绝缘子——套管(瓷套管、复合套管)在电网运行中的损坏原因进行了总结，列举了相应的典型事故，并给出相应的缺陷检测方法。     

500kV输电线路绝缘子覆冰闪络及对策研究

通过对几起500kV线路绝缘子串覆冰后闪络跳闸的分析，阐述了绝缘子串覆冰闪络的过程及原因．提出了对策及改造措施；并针对线路重覆冰绝缘子串闪络的特点，在2002年初采取了绝缘子串插花配置防止冰闪，这一措施在2004年12月至2005年2月发生的大范围绝缘子冰闪中起到了很好的效果。