复合绝缘子微间隙大小对电场分布的影响

复合绝缘子因长久运行或工艺缺陷等原因可能存在微间隙,这种微间隙的存在使局部电场发生畸变,使微间隙内发生电离,进一步可能发展为局部放电。带电金具与芯棒、伞裙护套之间微间隙放电会直接腐蚀芯棒,老化、腐蚀伞裙护套,降低芯棒的机械性能,引起芯棒脆裂、掉线,从而造成重大停电事故。对复合绝缘子存在微间隙时伞裙电场进行初步探讨,结果表明微间隙的存在使间隙局部场强分布发生严重畸变,金具处最大场强变大,微间隙附近处伞裙以及微间隙内部场强随着间隙增大局部畸变变得严重,但是微间隙的存在与否,对伞裙整体上的电位、电场分布影响不甚明显。     

复合绝缘子局部微间隙对电场分布影响的有限元数值模拟及分析

由于高压复合绝缘子受模压、材料热胀冷缩特性、密封加工工艺等因素的影响,在金具、芯棒和伞裙护套之间容易产生局部微间隙,从而造成局部放电,导致复合绝缘子的耐老化性能降低。将复合绝缘子的静电场无界域问题等效为分层均匀媒质的多介质闭域电场问题,建立三维复合绝缘子模型,采用有限元方法对存在局部微间隙的复合绝缘子的电气性能进行分析,研究局部微间隙不同尺寸及位置对局部和整体电位、电场强度分布的影响规律。结果表明：局部微间隙邻近的3片伞裙的电场强度发生明显畸变,而对其余伞裙的影响可以忽略;局部微间隙尺寸增大将导致相应伞裙的电压承担率增加,球形微间隙表面的场强最大值也逐渐升高,导致微间隙内部区域放电几率增大。     

超高压输电线路复合绝缘子性能老化评估

为及时了解在运复合绝缘子运行状态、系统评估电力网运行可靠性,2016年相关运行单位依据南方电网有关规定对超高压输电线路运行环境较为复杂的复合绝缘子进行抽样检测,测试内容共分为材料性能、电气性能和机械性能三项。测试结果表明,复合绝缘子在镀锌层厚度、水煮后陡波冲击、机械破坏负荷和端部密封性这四方面的性能未随运行年限的增加而出现明显老化;复合绝缘子性能老化主要体现在憎水性、带护套芯棒水扩散、伞裙漏电起痕、芯棒护套粘结性这几个方面,且性能老化程度与绝缘子运行年限表现出一定的正相关性。!     

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。     

伞裙边沿厚度对复合绝缘子场强分布的影响

为解决因复合绝缘子耐老化性能较差导致的场强分布不均匀问题,基于伞裙边沿厚度与复合绝缘子场强分布之间的紧密联系,通过ANSYS仿真软件进行复合绝缘子三维建模,分析了不同伞裙边沿厚度下复合绝缘子沿面场强和电位分布。结果表明,随伞裙边沿厚度的增加,金具处最大场强值增大,高、低压端前3片伞裙边沿场强值减小,中部绝缘子场强值相对增大;伞裙边沿厚度的增减对整个绝缘子电位分布无影响;伞裙边沿厚度为4 mm时伞裙场强分布较其他厚度时相对均匀,并有效降低了高、低压端伞裙场强,且具有一定的抗电蚀烧伤能力。     

界面微气隙大小对复合绝缘子绝缘性能的影响

为了给复合绝缘子制造、安装和运行提供技术指导,对复合绝缘子界面微气隙周围的场强及电位分布进行了研究。通过对实例中复合绝缘子界面局部微气隙进行三维建模计算,分析微气隙内部场强电位分布、芯棒-护套界面上的场强分布及伞裙边场强电位分布随微气隙大小的变化规律。结果表明,随着界面局部微气隙的变化,复合绝缘子电场、电位分布均发生改变,且气隙越大,气隙附近的场强畸变越严重;气隙大小对电场的影响远大于对电位的影响;存在界面微气隙后,场强畸变最严重的部位是芯棒-护套界面,该处最易发生放电;此外,随气隙的增大,伞裙边场强分布整体呈增大趋势,增加了复合绝缘子界面放电的可能性。     

复合绝缘子芯棒界面微裂纹对场强电位分布性影响

因复合绝缘子芯棒的生产工艺或材料热胀冷缩效应等客观因素均可能造成芯棒界面的微裂纹存在。从场强电位分布角度出发,对存在局部芯棒微裂纹建模,并且对裂纹中充斥的不同微杂质进行仿真计算,结果表明:界面微裂纹的存在会导致金具处最大场强数值进一步增大,局部场强会发生明显畸变,并抬升了高压端前3片伞裙的电压承担值;水分渗入微裂纹内比较于酸液杂质对场强与电位分布均匀性影响更为明显;场强的畸变与电位的分布不均匀与界面微裂纹的深度有一定性的关系。场强畸变与伞裙电压承担差异会诱导放电通道的形成,进一步促进局部微裂纹的"膨胀",如此反复使裂纹内驻存更多微杂质(水分、酸液)等,使芯棒处于更恶劣的运行环境中,久之可能导致脆断的可能。     

500 kV交流输电线路含缺陷复合绝缘子电场分布特性研究

500kV线路复合绝缘子应用量大,正确有效判别出含有缺陷的复合绝缘子,对于保障电网安全稳定运行意义重大。为此,基于有限元分析方法,建立了500kV交流输电线路复合绝缘子串三维有限元模型,计算了正常和含有单个导通性缺陷情况下的绝缘子和空间电场分布并归纳其特征,分析了导通性缺陷长度及位置对绝缘子电场分布和强度的影响。计算结果表明,当复合绝缘子串存在导通性缺陷时,电场强度分布曲线会出现有规律的畸变,该特征可为判断复合绝缘子是否存在导通性缺陷提供判断依据。     

山区超高压输电线路玻璃绝缘子串防覆冰闪络措施研究

秦岭山区由于其特殊的地理环境和气象条件屡屡出现山区内线路绝缘子覆冰闪络故障。由于绝缘子串覆冰后冰凌桥接伞裙,造成绝缘子串电压分布的畸变,致使绝缘子串闪络电压降低并引发冰闪。在绝缘子串中安装大盘径绝缘子可以阻断冰凌桥接通道,在一定程度上提高绝缘子串覆冰闪络电压,如安装数量和方式合理,可以保证绝缘子串的正常运行。     

10kV内胶装瓷柱式绝缘子优化选型

10kV配电线路绝缘子是实现配电线路与地电位之间电压隔离的重要电力设备。研究了10kV内胶装瓷柱式绝缘子的长度、表面伞裙形状、内电极和外电极等几个影响内胶装瓷柱式绝缘子电场强度分布的典型因素,得出以下结论:绝缘子伞群对绝缘子表面最大电场强度影响很小;绝缘子的长度影响绝缘子表面最大电场强度,绝缘子越长,其表面最大电场强度越小;绝缘子内电极球半径对绝缘子表面最大电场强度影响很小,而绝缘子内电极杆径越大,绝缘子表面最大电场强度越大。这些计算的结果可以为10kV内胶装瓷柱式绝缘子的设计提供依据并且可以优化设计方案。     

Fiber Bragg grating monitors for thermal and stress of the composite insulators in transmission lines

Running composite insulators are prone to failure due to their harsh surrounding work environment, which directly affects the safe operation of transmission lines. This paper puts forward the method of using fiber Bragg grating (FBG) as the monitors to parameters correlated with thermal and stress of the composite insulators in transmission lines at working status. Firstly, monitoring points are found out by the mechanical test on composite insulator samples. Secondly, based on the monitoring theory, this paper introduces the feasibility design frame of the composite insulator with FBG implanted in the rod and the online monitor system. At last, it describes applications of this monitor system in the field of transmission lines.     

基于紧凑型光电传感器的复合绝缘子内部缺陷检测方法研究

为了能够有效地对复合绝缘子的内部缺陷进行监测,通过有限元法和现场试验研究了紧凑型光电电场传感器检测复合绝缘子内部缺陷的方法。首先,依据实际110kV复合绝缘子的实际尺寸和材料属性建立了三维有限元模型,导通性缺陷分别设置在复合绝缘子的高压端、接地端和中间端,研究了不同位置和不同程度的导通性缺陷对周围电场分布影响;然后基于有限元仿真计算研究了复合绝缘子周围轴向电场和径向电场分布的变化。结果表明,当复合绝缘子存在内部导通性缺陷时,径向电场分布的变化相对轴向电场分布的变化要更为明显;不同位置的导通性缺陷导致电场分布变化的特征不同;不同严重程度的导通性缺陷导致电场分布的畸变量会随着导通性缺陷的严重程度的增加而增加;最后,通过试验验证了EOEF传感器检测高压复合绝缘子的内部缺陷的有效性。这对于在非固定端检测获取缺陷信息有着重要的意义。     

基于深度学习的输电线路绝缘子缺陷识别

传统的绝缘子缺陷识别为人工识别,效率低下,成本较高。为此,提出一种绝缘子缺陷自动识别方法。首先,采用随机森林分类法进行图像分割,实现绝缘子的目标识别;然后,采用卷积神经网络的方法实现绝缘子正常和缺陷状态的分类;最后,使用Faster R-CNN分类器实现自爆缺陷的定位。以无人机拍摄的大量绝缘子图片作为试验数据进行验证,结果表明,该方法可高效识别出绝缘子缺陷,识别率达到91.0%。研究结果可为输电线路绝缘子缺陷识别提供参考。     

基于图像深度学习与三维电场仿真的电力用复合绝缘子缺陷挖掘分析

鉴于复合绝缘子运行环境差异较大、表面电场分布特征各异,亟需合理评估现役运行复合绝缘子运行状态。为此,首先应用紫外、红外成像技术对典型复合绝缘子进行观测形成电-热影像图谱数据库;然后应用小波成像技术对原始图像进行去噪处理,并基于聚类算法对复合绝缘子进行图像区域分割,联合视觉深度学习实现了复合绝缘子类型自适应识别和外轮廓匹配。同时应用三维建模技术对典型复合绝缘子电场分布规律进行仿真模拟,实现复合绝缘子高场强区域电场分布可视化;最终联合深度学习图像后处理结果和电场分布特征形成现役复合绝缘子运行状态评估策略。研究结果对于电力系统用复合绝缘子运行维护具有较好指导意义。     

Influence of spacer insulator material temperature characteristics on its electric properties

Spacer insulators are important insulating component of gas insulated switchgear(GIS). In order to analyze the influence of spacer insulator materials temperature characteristics on the electric performance, we tested the temperature distribution under work condition and the temperature characteristics of the material's relative permittivity. Then established a spacer insulator simulation model in finite element numerical simulation software to calculate its temperature and electric field. Using the temperature test results as a reference to verify the temperature calculation, and in order to analyze changes of the electric field along the surface of the spacer insulator, the temperature characteristics of relative permittivity have to be considered. Through the experimental research and simulation analysis, we found that the temperature characteristics of the spacer insulator materials have great impacts on the spacer insulator performance. When the temperature increases, the material relative permittivity also increases. In the low-temperature region of spacer insulator, the electric field intensity along the surface increases, so the electrical performance deteriorates. The conclusion of this paper can provide an important reference for further research about spacer insulator's working performance analysis.     

电站设备外绝缘全复合化趋势

目的在于充分论证电站一次设备外绝缘全复合化的可行性和必要性。首先从材料特性、制造工艺、结构特点等角度阐述了传统瓷绝缘子的弱点,在此基础上对复合绝缘子和瓷绝缘子机械电气性能、耐候性能、运行维护以及环境友好性等方面进行了分析比较,并提出了针对各类型设备的复合解决方案。结论表明复合绝缘子拥有明显的技术经济性优势,复合绝缘子逐步取代传统瓷绝缘子应用于电站设备外绝缘,实现外绝缘的全复合化是电网发展的必然趋势。     

基于概率统计与神经网络相结合的绝缘子盐密预测

鉴于及时获取绝缘子等值附盐密度(盐密)对电力系统安全运行的重要意义,通过分析绝缘子自然积污特性,提出一种基于概率统计和神经网络的绝缘子盐密预测模型,以降雨量、暴雨次数、酸雨pH值、大气质量等气象数据为输入量,以一定区域内绝缘子的盐密均值为输出量,最终得到盐密的概率密度函数。计算结果表明,用BP神经网络来预测绝缘子盐密是可行的,通过神经网络可以分析单个或多个气象因素对盐密的影响,从而建立相应的基于气象状况的污秽预警机制。