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。     

支柱绝缘子和瓷套失效分析及超声波检测工艺方法研究

通过对支柱绝缘子及瓷套进行受力分析,指出支柱绝缘子及瓷套缺陷的产生部位及破坏机理,结合超声波检测技术,介绍了支柱绝缘子及瓷套的超声检测的重点部位和检测方法。     

支柱瓷绝缘子断裂原因分析及检测方法

电力系统中大量使用的支柱绝缘子多采用电瓷材料,由于瓷瓶本身的材质、胶装控制不良等问题,在长期运行的情况下,会出现瓷瓶断裂的情况。国家电网公司曾经发生过多起支柱瓷瓶断裂导致检修人员跌落死亡的事故,严重影响了电网的安全稳定运行。     

特高压直流输电工程GIL三支柱绝缘子故障分析及改进措施

随着特高压直流输电工程建设日益深入,气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)以占地面积小、环境兼容性好、输送容量大、能承载高电压及大电流等优点被广泛应用于特高压直流输电系统,其运行稳定性研究被提上日程。为了分析GIL运行过程中三支柱绝缘子故障原因,研究三支柱绝缘子运行特性,通过GIL超声波局部放电分析、解体检查、固定三支柱绝缘子受力分析及固定三支柱绝缘子生产工艺分析,明确GIL三支柱绝缘子内部制造缺陷为故障原因。分析认为,通过对GIL固定三支柱装配优化、绝缘支柱生产过程优化及固定三支柱连板优化等措施,改进后三支柱绝缘子应用于生产现场可有效降低GIL设备故障率,提高GIL运行稳定性,对特高压直流输电工程的可靠运行有着重要意义。     

特高压GIL哑铃型三支柱绝缘子优化设计方法

为提高气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission line,GIL)在运行中的可靠性,对特高压GIL哑铃型三支柱结构参数进行了智能优化。建立三维有限元仿真计算模型,全面分析了哑铃型三支柱绝缘子结构,提取了优化决策变量。针对多段圆弧拼接的复杂支腿轮廓,应用非均匀有理B样条曲线对轮廓进行重构,通过样条曲线的拟合点(型值点)控制轮廓形状,降低了参数数量,解决了多段圆弧连接的复杂轮廓参数化建模难度高的问题。在此基础上,采用多种群遗传算法(multiplepopulation geneticalgorithm,MPGA)对哑铃型三支柱绝缘子进行了优化。优化得到胖头哑铃型三支柱绝缘子的哑铃结构起始位置被抬高,哑铃头部变大,金属嵌件表面最大场强值为9.1 kV/mm,较原始结构下降了约14.2%。该方法解决了支腿复杂轮廓参数化难度大的瓶颈,并有效改善了三支柱绝缘子整体电场分布。复杂轮廓的重构和优化方法能够有效改进哑铃型三支柱绝缘子的结构,提高绝缘子性能,提升特高压GIL的安全性和可靠性。     

特高压复合支柱绝缘子力学性能试验研究

为了研究特高压实心复合支柱绝缘子的力学性能,对其进行了静力侧推试验和动力特性测试。通过在支柱绝缘子芯棒根部布置应变片、顶部布置位移计和加速度计来获取支柱绝缘子芯棒根部应变、力-位移关系以及绝缘子破坏前后的基频。结果显示,复合支柱绝缘子的破坏主要表现为绝缘子法兰的断裂破坏或绝缘子芯棒与法兰之间胶装部位的粘结破坏,且绝缘子破坏后基频明显降低。绝缘子在侧向力作用下的力-位移关系整体上可分为线弹性和弹塑性两个阶段。在其他参数相同的条件下,绝缘子的侧向承载力主要由法兰高度决定,法兰高度越大,其内部与绝缘子胶装高度越高且粘结效果越好,则支柱绝缘子的抗侧刚度及侧向承载力就越大;对于法兰无加劲肋的复合支柱绝缘子,其各组成部分的侧向承载能力是不同的,其中绝缘子芯棒的侧向承载能力要明显高于法兰和粘结材料。     

特高压直流平波电抗器的复合支柱绝缘子抗震特性

传统瓷支柱绝缘子正显现出越来越多的不足,特别是抗震性能不足的问题更为突出。±800 kV平波电抗器本体质量45 t,支撑高度12 m,传统瓷支柱绝缘子已经难以满足抗震要求。复合支柱绝缘子作为一类新型支柱绝缘子,具有很大的发展潜力,其能否用于支撑±800 kV平波电抗器的关键在于其抗震特性能否满足要求。复合支柱绝缘子芯棒各向异性材料特性的处理、电抗器支撑结构的建模方法以及抗震计算的研究方法是整个研究的关键。为此采用复合材料的计算方法求得了复合支柱绝缘子芯棒的各项参数,利用ANSYS软件建立了一个以3D梁单元为主的电抗器支撑结构模型,最后通过反应谱法求得了复合支柱绝缘子的抗震响应。计算结果表明复合支柱绝缘子的安全系数〉20,完全能够满足抗震要求,从而论证了复合支柱绝缘子应用于特高压直流线路的可行性。     

支柱瓷绝缘子检测方法探讨

介绍了超声波检测法、振动声学检测法等常见的支柱绝缘子检测方法,在试验室模拟检测中,比较分析了采用国产仪器和进口仪器检测支柱绝缘子的试验结果,阐述了其存在的不足,并针对存在的缺陷提出了相关的建议。     

超特高压GIL三支柱绝缘子研究述评

大力发展超特高压GIL设备是“双碳”背景下解决中国大量输电需求的一个重要解决途径。但由于超特高压GIL应用历史较短,其关键性组件的可靠性还有待提高,特别是近年来GIL三支柱绝缘子闪络或击穿事故频发,面临着故障机理不明、优化方法不足、检测手段缺失等严峻现状。文中在简单介绍超特高压GIL三支柱绝缘子组成结构及类型的基础上,统计了近年来中国在运GIL工程中出现的相关故障,重点从材料选型、工艺改进、结构优化、试验与检测技术提升等多个角度,系统分析了当前超特高压GIL三支柱绝缘子在设计、制造、安装、运行及维护各阶段所存在的问题,梳理和提出了多样化的改进措施,并对后续研究给出了建议方向,可为超特高压GIL三支柱绝缘子的产品升级和故障率降低提供有益的参考。     

高海拔地区特高压换流站大尺寸复合支柱绝缘子直流污闪特性

在海拔2 100m的国家特高压工程实验室,采用恒压升降法全面深入地研究了一大一小和一大两小伞形、6.25m(5支串联组成)绝缘高度的两种大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性。试验表明:一大两小伞形大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性优于一大一小伞形;大尺寸试品的直流污闪电压与盐密、灰密均成幂函数关系,盐密对U50%的影响程度明显大于灰密;与短串试品相比,盐密对大尺寸试品的影响较大;随着上、下表面污秽比的增大,大尺寸试品直流污闪电压增加不超过10%;在绝缘高度6.25m范围内,直流污闪电压与复合支柱绝缘子串长呈良好线性关系,但由于试验数据存在一定的分散性,大尺寸试品线性推导值和试验值相差约15%;大尺寸试品的紫外放电光子数大于短串,同时,受污秽不均匀分布的影响,大尺寸试品的中、下部紫外光子数稍大于上部;大尺寸试品的中、下端电弧桥接现象剧烈,电弧大范围跨接更为明显。     

±800kV特高压宾金直流悬式及支柱绝缘子自然积污特性

为研究特高压直流输变电设备外绝缘积污特性,利用特高压直流宾金线和金华换流站设置带电、不带电绝缘子污秽测点,经过1a完整积污后,对试验绝缘子上、下表面盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、灰密(non-soluble deposit density,NSDD)进行了测试、分析,结果表明,特高压直流电场显著加剧高电位绝缘子积污,宾金线带电绝缘子盐密、灰密分别为不带电绝缘子相应值的1.52、1.86倍;金华换流站被测支柱绝缘子高压端盐密、灰密分别是其中部、低压端均值的1.45、1.27倍;电压极性对悬式、支柱绝缘子积污均无显著影响;与站内复合支柱绝缘子相比,悬式绝缘子上、下表面积污差异更为显著。     

支柱瓷绝缘子断裂失效分析

文章通过对支柱瓷绝缘子组织结构、力学性能和断裂机理的研究，并通过理论计算，阐述了支柱瓷绝缘子断裂失效的原因，为支柱瓷绝缘子的检测提供了合理的依据。     

特高压GIL三支柱绝缘子压接工艺研究

对特高压GIL三支柱绝缘子关键压接工艺参数进行了研究,确定了最优的工艺参数,设计了专用的压接工艺装置并进行了实物压接工艺验证,测试了压接结构的强度。试验结果表明,静态抗压强度可达到46kN以上,远大于设计要求的19.5kN。该工艺已应用于特高压GIL型式试验样机,并顺利通过全套型式试验。     

支柱瓷绝缘子缺陷检测方法及防范措施初探

分析了支柱瓷绝缘子缺陷产生的主要原因,介绍了利用超声波检测支柱瓷绝缘子内部缺陷的方法,并提出了一系列防止支柱瓷绝缘子断裂的防范措施。     

特高压 GIL三支柱绝缘子压接工艺研究

对特高压 GIL三支柱绝缘子关键压接工艺参数进行了研究,确定了最优的工艺参数,设计了专用的压接工艺装置并进行了实物压接工艺验证,测试了压接结构的强度.试验结果表明,静态抗压强度可达到46kN 以上,远大于设计要求的19.5kN.该工艺已应用于特高压 GIL型式试验样机,并顺利通过全套型式试验。     

超声波检测棒形支柱绝缘子方法

由佳木斯电业局和省电力试验研究所合作进行的“超声波检测棒形支柱绝缘子方法研究”课题,经过几年的努力,于1991年12月中旬通过了省电力工业局组织的技术鉴定。利用该方法能准确可靠地检测出棒形支     

高压直流支柱绝缘子电化学腐蚀试验研究

讨论了高压直流支柱绝缘子金属部件在污秽条件下的腐蚀机理和影响因素。采用持续753 h的加速试验模拟腐蚀过程。试验中所用试品、腐蚀液及泄漏电量均依据现场实际。研究表明,高压直流作用下交流支柱绝缘子金属部件在潮湿和污秽环境中会发生电化学腐蚀,腐蚀强度既与绝缘子表面泄漏电流有关,又与金属件的材料和制造工艺有关。由于中国污秽问题严重,应用于恶劣环境的高压直流支柱绝缘子应考核其金属件抗腐蚀能力。     

支柱瓷绝缘子超声波检测研究

文章通过对支柱瓷绝缘子超声波检测方法的分析研究 ,研制出入射角 4°(折射角9°) ,晶片尺寸 8mm× 8mm的小角度纵波探头 ,通过在现场对支柱瓷绝缘子进行实际检测 ,证实该方法效果明显