高压绝缘套管电场分析及结构优化

高压绝缘套管是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)高电压与地电位绝缘的重要元件,其均匀的电场分布与合理的结构是GIS安全运行的保证。笔者针对252 k V GIS高压绝缘套管结构设计与电场分布问题,以电磁场理论为基础,通过建立高压绝缘套管电场分布计算的数学模型和基于ANSYS软件的套管电场分布的仿真分析,对套管接地内屏蔽附近电场分布对套管外表面局部区域电场强度的影响进行研究,并据此对套管内屏蔽进行结构设计。套管内屏蔽结构参数的优化结果表明,套管外表面的最大切向场强降低了约29%,使其绝缘性能有了明显的提高。     

干式直流套管极板边缘电场分布及优化方法

干式直流套管作为换流变、阀厅的重要组成部分,极板边缘的电场最大,局部放电最易从该处起始,进而引发绝缘失效,如何有效优化极板边缘处的电场已经成为提高干式直流套管运行可靠性的关键.为进一步确定干式直流套管极板边缘电场分布规律及优化方法,建立了双层电容屏套管芯体模型,分析了不同电容屏参数下传统经验公式的准确性,并对比了铝箔边...     

变压器套管尾部电场计算及均压球的优化

本文应用模拟面电荷法计算了均压球表面的电场,并在此基础上采用曲率优化法对均压球进行了优化,使其表面电场趋于均匀。     

用有限元法分析水树尺寸对电场分布的影响

鉴于水树是交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的主要劣化现象之一,而正确的评价电场分布对理解水树的生长机理及水树引起的介质击穿非常重要,利用有限元方法研究了水树枝初步生长阶段其几何参数(宽度和长度)对水树内部电场的影响。有限元分析结果显示:在相同宽度和相同介电常数的条件下,发散型水树越长,水树尖端的电场增强越明显;而在相同水树长度的条件下,水树枝宽度对水树尖端最大电场强度的影响很小;水树枝长度对电场分布的影响随内部介电常数的大小而变化,水树内部介电常数越大,水树长度对电场分布的影响越小。     

小型气候箱绝缘套管电场分析与结构优化设计

通过绝缘套管向小型气候箱内引入高电压进行考虑气候因素的高压放电试验时,若绝缘套管结构设计不合理,容易发生局部放电进而加速套管绝缘老化。为避免这一现象发生,在自制小型气候箱前,首先利用ANSYS软件对小型气候箱绝缘套管电场分布进行仿真分析。从分析结果发现,在安装板处套管电场强度较高,且分布极不均匀。对绝缘套管的结构及安装方式提出优化设计方案,明显改善了电场的分布状况,这一优化方案对于绝缘套管的生产及加工具有现实的指导意义。     

含有非线性电场均化层的高压套管电场分布特性

直流套管是制约我国直流输变电技术发展和安全可靠运行的主要因素之一。该文提出了含有非线性电场均化层的高压套管技术路线,仿真研究了接地屏位置、长度以及非线性电场均化层几何尺寸、材料参数对高压套管电场分布的影响规律。分析表明：接地屏的位置和长度主要影响导杆表面电场值及其电场集中区域范围;电场均化层的长度、非线性参数、位置会对套管内部及表面电场分布产生显著影响;更长的电场均化层、较低的非线性材料阈值场强以及更远的电场均化层到导杆表面的距离均能有效均化套管电场。直流电场下含有非线性电场均化层的高压套管电场分布与交流电场下存在较大差异,具有高阈值场强的非线性电场均化层均场效果更优。非线性均压层能够有效改善高压套管的电场分布,无需采用电容均压结构。该工作将为非线性复合材料在高压套管中的应用提供参考。     

40.5kV穿墙套管电场分析及屏蔽优化

文中针对40.5 kV开关柜母线穿墙套管容易发生局部老化导致绝缘能力不足的问题,采用Ansys Workbench软件对穿墙套管进行电场分析查找电场集中位置,提出使用单个地电位屏蔽环或高电位和地电位屏蔽环组合方式解决穿墙套管局部电场集中问题的方法,分析了高、地电位屏蔽环的尺寸以及尺寸变化对穿墙套管电场分布的影响,计算了各个情况下的空气域最大电场值并绘制出曲线,并通过对大量的仿真验证和数据筛选,选择了a=7mm,b=15mm,c=27.6mm,d=17mm,e=25mm,在工频耐压下,穿墙套管周围空气域电场场强为E=2.61×10~6 V/m。设计出成本较低、电场较好的较为优化的带高、地电位屏蔽的穿墙套管,有效的改善穿墙套管周围的电场分布,提升了穿墙套管的绝缘水平,有效解决了开关柜母线绝缘套管局部绝缘能力不足的问题,提高了设备运行可靠性。     

KYN61-40.5 kV开关柜穿墙套管的电场仿真及结构优化

文中针对KYN61-40.5 kV开关柜母线室中穿墙套管容易发生局部绝缘老化导致环氧材料寿命降低的问题,运用Solidworks软件对穿墙套管区域建立三维模型.通过Ansys Workbench软件对穿墙套管区域进行了电场仿真.在工频耐压峰值下,分别仿真了单个地电位屏蔽环、悬浮电位屏蔽环和高、地电位双屏蔽环3种结构方案...     

新型的12kV穿墙套管设计及仿真优化

针对12kV开关柜母线穿墙套管容易发生局部老化导致绝缘能力不足的问题,提出一种新型的体积小的穿墙套管,可解决传统母线穿墙套内、外空气域电场过度集中导致局放超标进而造成绝缘能力下降的问题。采用Ansys Workbench软件对初步设计的新型穿墙套管周围空气域的电场分布进行分析并查找电场集中位置,通过分析等电势线分布图的方法查找新型穿墙套管周围空气域电场分布不均匀的问题,并对穿墙套管的局部伞群进行优化设计,使穿墙套管周围空气域的电场值降到远低于空气域最大耐击穿场强的最优值,从而设计出体积小、成本低、电场最优的新型穿墙套管,有效改善穿墙套管周围的电场分布,提升穿墙套管的绝缘水平,解决开关柜母线绝缘套管局部绝缘能力不足的问题,提高了设备运行可靠性。     

套管局放分析及电场仿真

插入式套管的内绝缘和外绝缘均影响电场分布,本文重点从外绝缘结构来考察插入式套管的电场。通过经典理论公式讨论了套管法兰处场强的影响因素。利用Ansys电场仿真软件分析不同的模型下电场强度的数值变化规律,最后选择其中的一种可行方案试制出新样品,进行电性能试验。结果表明:把套管置于不同的绝缘介质中试验,可以作为套管局放原因分析的一个参考判据;当外绝缘导致套管局放偏大时,通过改变套管外绝缘介质,改变法兰处产品结构,把电力线引入环氧树脂材料内部等措施可以有效的改善法兰处的电场。试验结果说明增加低压网圈的方案对改善电场是有效的。     

500kV变压器高压套管末屏接地故障分析及处理

对500 kV船山2号主变压器停电试验发现的U相、V相末屏漏油及放电问题进行分析,检查高压套管末屏,发现U相引线柱根部有油渗出,引出线接地铜套有轻微卡涩,V相周边均有渗漏油,分析认为:U相、V相高压套管末屏故障分别是由于试验操作不当造成的接地不良和引线松动造成的接触不良。进一步对套管油进行油色谱试验,未发现炔烃类气体,认为套管内部无放电发生,放电仅局限于末屏引出线末端。由此得出结论:U相、V相高压套管末屏接地不良,造成末屏对地悬浮电位放电,但放电仅局限于末屏引出线末端,套管内部无故障。通过末屏更换并将接地方式由弹簧金属套接地式变为直接硬连接,消除了故障。     

不同憎水性绝缘子串覆冰电场仿真分析

已有研究表明,通过涂覆憎水性材料可减少绝缘子覆冰量,并提高其覆冰闪络电压。目前使用较为广泛的为RTV涂料,但近年来,国内外一些研究人员研制出了仿荷叶超疏水涂料,其静态接触角超过160°,将其涂覆于绝缘子表面,取得了良好的防覆冰效果。根据普通玻璃绝缘子、涂覆RTV涂料绝缘子以及涂覆有超疏水涂料绝缘子的实际覆冰形态,建立了覆冰绝缘子串电场仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,在相同外施电压下,超疏水绝缘子串模型的最大表面电场与电场不均匀系数均低于RTV绝缘子串模型以及无涂层玻璃绝缘子串模型。研究成果对于防止绝缘子串覆冰闪络事故具有积极的指导意义。     

考虑现场校验的智能电能表可靠性分析与改进

为解决智能电能表运行8年到期轮换的问题，列举并分析了3种可行的电能表轮换方案。随着智能电能表生产水平的提高，针对采用现场校验方式延长电能表轮换周期的方案，考虑不同地域的气候因素和电能表现场校验结果的影响，对基于威布尔分布分析电能表运行寿命的过程进行修正，通过理论计算与实际情况对比验证该方法可行，为电能表轮换周期的延长提供理论依据。     

换流变套管末屏电压采集器铁磁谐振机理分析及抑制

特高压换流变压器的阀侧套管安装有电容型末屏分压装置,用于传变阀侧交流电压。实际运行过程中发现,在线投入阀组时,由于在运直流系统的激励,投入阀组换流变阀侧套管末屏电压采集器会发生铁磁谐振现象,可能引发充电状态下的换流变压器保护误动作。文中基于实际运行故障录波进行了谐波分析,得出谐振发生的特征频率;通过分析末屏分压器及电压变送器电气原理搭建了暂态仿真模型,利用PSCAD/EMTDC建模重现了铁磁谐振发生的工况;在理论分析的基础上提出了改进分压器避免谐振发生的具体措施。     

高压电缆瓷套式终端故障导致瓷套管爆裂机理分析

高压电缆瓷套式终端故障导致瓷套管爆裂事故发生,对周围电气设备及人员安全造成极大影响.为了研究瓷套管爆裂机理,以目前市场上广泛运用的日式结构的高压电缆瓷套式终端为例,建立仿真模型,对高压电缆瓷套式终端故障时产生的瞬态热和高温高压等离子体对瓷套爆裂的影响机理进行分析,发现导致瓷套管发生爆裂的主要原因,最后提出了适合高压电缆...     

智能电能表数据通讯安全性分析

智能化电能表依托先进的数据处理技术可以存储数据信息,实时监测用电情况,进行数据的多样化传递,适应我国电网智能化、网络化建设的需要,也是未来电网的发展方向。文章首先介绍了智能电能表的结构与功能,其次通过对智能电表信息安全的分析提出了一些提高智能电表安全的策略。     

JYN1-35(NW)型防凝露防污秽开关柜中环氧树脂穿墙套管的电场分析

通过对JYN1-35(NW)型开关柜中防凝露防污秽环氧树脂穿墙套管的电场计算,分析了此类套管的电场分布与起晕电压(U_c)和闪络电压(U_f)的关系。新设计的套管的U_c及U_f均有较大提高,套管顺利通过了按国标及IEC有关标准进行的测试。     

变压器高压套管介损现场试验的分析与探讨

测量变压器高压套管电容量和介质损耗因数是提取设备状态量的重要例行试验项目,而介质损耗因又是测量非常灵敏、测量精度要求非常高的试验项目,很容易受到外界电磁干扰、电场干扰和空间干扰.本文介绍了几起变压器高压套管电气绝缘介损现场试验过程中,由于空间结构干扰,使得测量tgδ数据与初值偏差非常大的例子,并从介损电桥原理人手,分析...     

特高压变电站工频电场模拟计算及其分布规律

特高压变电站内设备种类繁多,且电磁环境较为复杂,因此在设计阶段需对站内工频电场强度进行合理评估。为此,运用有限元分析软件Ansys建立了3维变电站计算模型,并采用谐波分析方法实现了电准静态场的模拟计算。以淮南至上海特高压交流输电示范工程变电站带高抗出线回路新型4柱设计方案为例,研究了母线、设备及构架对回路对地1.5m处电场分布的影响,并对母线高度进行了优化。研究结果表明：带高抗出线回路（简称高抗回路）的大部分区域对地1.5m处的电场强度由母线高度决定,设备结构仅对自身附近区域的电场强度影响较大;构架位置会影响站内电场强度峰值的出现区域;设计方案的母线高度为17.15m,最大电场强度为9.34kV/m,经过优化的母线的最优高度为16.65m。对特高压交流示范工程长治站和荆门站分别进行工频电场模拟计算,计算结果表明：2座变电站的工频电场均满足电场强度设计要求;站内主要区域电场分布的计算结果和测量结果之间的误差约为10%。