±800kV直流复合绝缘子正方形耐张串均压环设计

为了系统研究±800kV特高压直流输电线路复合绝缘子的耐张串电场特性和均压环配置方案,以正方形四联复合绝缘子耐张串为研究对象,研究了不同布置方式、不同均压环形式下的耐张串电场分布。应用有限元方法建立了含自立耐张塔、分裂导线、耐张串绝缘子的三维模型并对其进行了电场计算,研究了均压环的几何参数对耐张串电场分布的影响规律。根据绝缘子和均压环表面电场强度控制的考虑,对不同布置方式的均压环配置进行了设计,并对比了不同的均压环设计方案。有限元计算结果表明,加装均压环后,绝缘子和均压环表面电场强度均满足设计要求。     

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。     

±800kV特高压直流耐张串应用复合绝缘子的可行性

复合绝缘子因其优异的耐污性能和良好的技术经济性而在特高压直流输电线路中有良好的应用前景。对特高压直流线路耐张串上使用复合绝缘子的机械性能进行研究,通过建立输电导线有限元模型和耐张串多串绝缘子并联模型,仿真计算得到不同并联串型布置下,耐张串在各种动态运行工况下承受的最大动态机械载荷;对比仿真计算结果,考虑复合绝缘子长期运行的机械可靠性,给出特高压直流线路上应用复合绝缘子耐张串的推荐选型方案;综合仿真理论分析和已有的复合绝缘子试验结果可知,特高压直流线路耐张串上应用复合绝缘子是可行的。     

高海拔下特高压直流绝缘子的污闪特性

为了研究高海拔条件下±800kV直流输电线路用绝缘子的污闪特性,对不同类型的大吨位大盘径瓷和玻璃绝缘子,在不同污秽、不同气压条件下进行了系列的人工污秽试验,并对试验结果进行了分析。试验结果表明,随着海拔高度的升高,污秽绝缘子的闪络电压会有规律地降低。根据对不同绝缘子在常压以及高海拔条件下耐污闪性能的比较,提出了±800kV直流线路绝缘子选型建议。     

1000 kV交流复合绝缘子均压环参数设计

为了将1000kV交流特高压输电线路复合绝缘子沿面电场分布控制在合理的范围内,根据复合绝缘子的特点,采用场域分解的方法将三维无界场域分解成有界子区域,选择使用有限元法进行1000kV交流输电线路复合绝缘子串沿面电位、电场分布计算及均压环参数优化设计。应用ANSOFT软件建立1000kV交流线路带杆塔、导线的全三维模型,研究了均压环的管径、环径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场强度的角度出发得到了均压环结构参数的配置方案。三维计算结果表明,安装了均压环后,复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均可以满足要求,绝缘子沿面电位分布的均匀性也得到了提高。金具可见电晕和无线电干扰试验的结果表明,高压端金具和均压环的起晕电压、无线电干扰均符合国家标准要求。     

电容式均压环在750kV复合绝缘子上的应用

介绍了750kV复合绝缘子电容式均压环的设计，该设计能有效改善长串型复合绝缘子的电压分布．减少闪络事故的发生。     

特高压直流分段式复合绝缘子应用研究

800 kV特高压直流输电线路杆塔可能采用分段复合绝缘子,针对采用分段式复合绝缘子可能带来的各种技术问题,开展了800 kV直流线路V型分段式复合绝缘子串电场计算及均压特性、塔头空气间隙操作冲击放电特性和电晕特性试验等方面的研究。研究结果表明,V型分段式复合绝缘子串中间连接金具配置小均压环后,能有效改善中间金具端部的电场强度;操作冲击试验与单边采用单支绝缘子组成的的V型串塔头间隙没有明显差别,但放电路径会受到影响;中间金具在1 050 kV电压下均无电晕产生。根据研究结果,若特高压直流工程使用V型分段复合绝缘子,高、低压侧均压环配置仍可沿用特高压直流V型整支复合绝缘子的均压环配置方案,推荐直流分段式复合绝缘子的中间连接部位分别安装小均压环,以避免电弧对复合绝缘子端部压接区的影响。研究成果为后续特高压直流工程的设计和绝缘子选型提供技术依据。     

750kV交流复合绝缘子均压环优化设计

基于有限元数值仿真计算方法,建立了750 kV线路杆塔—导线—绝缘子的塔线三维电场仿真模型,研究优化750 kV复合绝缘子均压环的结构参数,并对均压环的均压效果进行了分析。计算结果表明,均压环可显著地改善绝缘子电场分布,高压端均压环表面的最大电场强度控制在20 kV/cm以下,可见电晕和无线电干扰试验的结果表明,高压端金具和均压环的起晕电压、无线电干扰水平均符合国家标准或规程要求,设计的均压环能够满足750 kV输电线路对复合绝缘子的使用要求。研究结果为750 kV输电线路外绝缘设计提供了有益的参考。     

特高压直流输电线路污秽外绝缘设计及配置

针对污秽外绝缘设计是±800kV直流工程关键技术问题之一,提出了对±800kV直流输电线路绝缘子串进行污秽外绝缘设计考虑现场污秽度校正、NSDD校正及采用污耐压方法进行污秽外绝缘设计的方法;根据瓷、玻璃绝缘子的污耐压曲线对±800kV直流输电线路"I"型绝缘子串进行了污秽外绝缘设计。结果表明,在轻污秽度等级下,采用210kN盘形悬式绝缘子,按爬电距离等同原则换算需64片,按结构高度等同原则换算需67片。     

均压环对覆冰特高压直流复合绝缘子电场分布的影响

本文对±800kV云-广特高压直流输电线路上的特高压复合绝缘子在覆冰情况下小均压环对绝缘子表面电场分布的影响进行了研究。首先介绍了有限单元法的基本原理,建立了±800kV复合绝缘子的模型,考虑到本文中采用的是双均压环,当复合绝缘子全部覆冰时,冰棱可能会覆盖到高压侧的小均压环上,因此需要研究小均压环的环径对绝缘子表面电场...     

特高压交流复合绝缘子电位和均压环表面电场分布计算

针对特高压交流线路复合绝缘子电位、电场分布数值分析存在开域边界、几何结构复杂和媒质种类多、计算量大等问题,通过等效有限元法将有限元求解区域与边界元求解区域的交界面条件耦合,实现了有限元—边界元耦合算法(FEM-BEM)。将三维FEM-BEM和子域逼近有限元算法用于计算特高压交流线路典型酒杯塔,复合绝缘子双I串的沿轴线电位分布,均压环表面电场分布。研究表明:三维FEM-BEM耦合算法能有效计算复合绝缘子沿轴线的电位分布,子域逼近有限元法能对所关心区域进行细密剖分,可有效分析均压环表面电场分布;复合绝缘子沿轴线承担最大电压单元(一大一中两小伞及芯棒)为第3单元,承担电压为7.58%,均压环典型路径上的电场强度最大值为13.39kV/cm;将三维FEM-BEM耦合算法与子域逼近有限元法相结合,为准确求解复杂几何模型和多种媒质共存的开域静电场问题提供了一条途径。     

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。     

330 kV绝缘子串电压分布和屏蔽环位置的优化

为计算330kV线路绝缘子串电压分布和优化屏蔽环的位置,建立了考虑屏蔽环、分裂导线、杆塔、联板、悬垂线夹和其它连接金具的三维静电场有限元模型。计算并讨论了带和不带屏蔽环、带和不带联板的绝缘子串电压分布以及屏蔽环位置变化对电压分布的影响。结果表明,导线和杆塔侧绝缘子承受较高电压,屏蔽环可有效改善其附近绝缘子上承受的电压,理论上有一最优位置;导线侧金具对电压分布影响较大,计算模型中应考虑。     

1000kV交流复合绝缘子串电场分布计算及均压环设计

1 000kV复合绝缘子的结构特点导致了其电位分布很不均匀,高压端金具附近的强场区会使绝缘介质和金具表面发生电晕放电,如何设计均压环使绝缘子沿面电场分布得到改善,对输电线路的安全运行具有重要的意义。本文基于ANSYS有限元软件建立1 000kV复合绝缘子的三维模型,计算无均压环时和有均压环时的复合绝缘子沿面电场强度分布和电压分布,具体分析了大小均压环的位置、环径、管径对复合绝缘子沿面电场强度的影响,并确定均压环的最佳位置和结构参数。计算结果表明,有均压环时均压环表面,高压端金具表面及绝缘护套表面的最大场强均可达到要求。     

特高压交流输电线路瓷绝缘子串电位和均压环电场分布计算模型的简化

特高压交流输电线路绝缘子串电位和均压环表面电场分布计算有限元模型具有模型尺寸大、结构复杂、媒质种类多的特点。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。该文建立了特高压交流输电线路瓷绝缘子串的三维静电场有限元全模型和简化模型,全面分析了杆塔、导线、连接金具、联板及相间作用等因素对电位和电场分布的影响,最后验证模型简化的合理性。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、省略联板和金具并且只建立单相绝缘子串模型的简化方法可行,用简化模型代替完整模型进行绝缘子串电位和均压环表面电场分布的分析能够减小计算规模,提高绝缘子串和均压环参数优化配置分析效率。     

500 kV交流线路长棒形瓷绝缘子串电位与电场分布

为研究长棒形瓷绝缘子电位与电场分布,以指导现有运维策略。文中采用有限元法,建立500 kV长棒形瓷绝缘子串三维模型,仿真并分析其电位和电场分布。结果表明:沿绝缘子串高度方向,长棒形瓷绝缘子串表面电位呈现三段式曲线,绝缘子串两端电位变化较快;其表面电场强度随高度变化呈U形曲线分布,场强最大值在高压端第1片伞裙与棒芯连接处。相比于普通悬式绝缘子串,长棒形瓷绝缘子串金具较少,其电位和电场分布更不均匀。     

电网络法计算交流特高压绝缘子串电压分布

特高压输电线路绝缘子串较长,电压分布很不均匀。为给线路工程提供设计参考数据,利用电网络法并结合试验,计算和分析了56片绝缘子串在干燥及污湿情况下的电压分布。结果表明:绝缘子劣化将加剧电压分布的不均匀;采用自身电容较大的绝缘子,增加杆塔高度和横担长度均能改善绝缘子串的电压分布;泄漏电导增大和不同位置绝缘子杂散电容的差异也可减小电压分布的不均匀性。在工程应用中,采用自身电容较大的绝缘子对改善特高压绝缘子串电压分布的效果最为明显。     

均压环对复合绝缘子电场分布的影响分析

采用有限元分析软件ANSYS计算220 kV复合绝缘子电场分布及绝缘子安装均压环后对电场分布的影响.并运用ANSYS软件随机搜索的优化技术分析了均压环的结构参数环径,管径和抬高距与复合绝缘子电场分布的规律,通过优化分析给出了220 kV复合绝缘子优化的均压环参数.     

特高压交流瓷绝缘子串电压分布的计算分析

特高压输电线路长串绝缘子的电压分布很不均匀,所以需要对其电压分布进行研究。为此,采用模拟电荷法和边界元法相结合分别计算出各片瓷绝缘子与杆塔、导线等之间的杂散电容,并应用此计算结果构建链式电路的方法,综合各种影响因素简洁有效地计算分析了交流1 000kV输电线路瓷绝缘子串在干燥及均匀污湿状态下的电压分布情况。计算结果表明:绝缘子的自电容对电压分布的影响不是很大,均压环是控制特高压绝缘子串电压分布的最主要方法;绝缘电阻在300MΩ以上时,绝缘子的表面状态对绝缘子串的电压分布影响很小,泄漏电导在一定范围的增大可以使绝缘子串电压分布更均匀,若采用半导体釉绝缘子,每片的电阻在10～20 MΩ左右即可;低值绝缘子加剧了电压分布的不均匀性,对其邻近绝缘子影响较大,当其处于导线侧附近时,临近绝缘子的最大单片电压降将增加到30kV以上。     

并行计算合成绝缘子串电压分布及金具表面电场强度

实际工程应用中的大规模电磁场数值计算需要借助于并行计算。本文首先介绍了适合并行计算的非重叠型区域分解法。基于非重叠型区域分解法的有限元并行计算在单元分析和线性方程组的形成及求解上都是并行的,在传统的只对线性方程组实行并行求解的方法的基础上进一步提高了并行度。为了更精确地对500kV高压输电线路合成绝缘子串上的电位分布以及金具表面电场强度进行计算,建立三维有限元模型,并对该模型分别划分为2～6个分区在本研究室构建的机群环境下实行并行求解。结果表明并行计算能够有效地提高电磁分析的计算效率,计算数据可作为优化屏蔽环位置,以及确定并降低绝缘子端部电场强度的依据。