伞裙脆化位置对复合绝缘子电场强度分布的影响

为研究伞裙脆化位置对复合绝缘子电场强度的影响,建立了复合绝缘子伞裙不同位置的脆化模型,利用有限元对其电场强度和电位进行仿真分析。分析结果表明:伞裙脆化后金具处最大电场强度值比正常值大;高压端脆化部位的电场强度发生严重畸变,随着脆化位置向低压端靠近,脆化伞裙沿面电场强度先减小后缓慢增大;高压端脆化部位电位分布明显比正常值高,使单片绝缘子承受电压偏大,加速绝缘子老化,但越靠近低压端这种影响越不明显。提出通过改进伞裙和护套的材料配方(如采用白炭黑)来提高复合绝缘子抗污、抗脆化能力的建议。     

重覆冰地区超大伞裙结构复合绝缘子的仿真及优化设计

严重覆冰时采用大小伞结构的复合绝缘子依然出现冰凌桥接现象。为防止出现冰凌桥接和覆冰闪络,开展超大伞裙结构复合绝缘子的覆冰特性研究有着重要意义。建立220 k V的超大伞裙结构复合绝缘子二维轴对称模型,并采用准静态场有限像元法进行仿真分析,对比采用不同数量的超大伞裙绝缘子在清洁和覆有干、湿冰时绝缘子的电位、电场分布。发现清洁时,超大伞裙对电位、电场分布不产生影响,在覆有干、湿冰时,超大伞裙提供的多个空气间隙,能有效改善绝缘子的电位、电场分布,特别是靠近高压端的第1个伞裙采用超大伞裙结构能改善高压端电位分布。最后结合仿真数据提出了优化后的超大伞裙结构的复合绝缘子。     

基于有限元法的染污直流支柱复合绝缘子伞裙参数优化

直流支柱绝缘子污闪问题比交流支柱绝缘子要严重,通过伞裙优化能够明显改善其污闪特性。该文借鉴人工污秽试验研究伞裙优化的成果,利用有限元法对染污直流支柱绝缘子建模,研究伞间距、大伞伸出和大小伞伸出差对绝缘子沿面电场分布的影响。提出以爬电距离和电场强度作为伞裙参数优化的判断依据,研究表明,电场强度分布随着伞裙参数的变化呈有规律变化：随着伞间距的增加,绝缘子沿面平均电场强度逐渐减小;随着大伞伸出的增加,绝缘子沿面平均电场强度逐渐增大;随大小伞伸出差增加,爬电系数单调减小,沿面平均电场强度呈振荡减小的趋势。通过比较分析得出支柱绝缘子伞裙较优的参数范围,为进行伞裙优化试验研究提出试品伞裙的建议参数。     

动车组车顶绝缘子电场分布特性研究

动车组车顶绝缘子作为车顶的主要绝缘设备,其可靠性直接影响动车组的正常运行。文中基于ANSYS有限元软件分析了车顶绝缘子结构对其电场分布的影响,通过分析洁净状态下和水滴附着状态下绝缘子的电位和电场,得到伞裙结构对绝缘子电场分布特性的影响。结果表明,绝缘子顶部大小伞裙结构的不同配合方式会影响绝缘子的电场分布,尤其水滴附着状态下,绝缘子顶部采用大伞裙结构的会增加绝缘子电场强度,随着电场强度的增加,增加了绝缘子顶部发生局部放电的可能性。     

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。     

复合绝缘子伞裙根部厚度与倾角大小对场强分布的影响

优化复合绝缘子结构,探讨场强、电位分布均匀性一直以来是一项重要的研究课题,通过ANSYS仿真软件建模,分析了复合绝缘子伞裙根部厚度与倾角大小对场强分布的影响。结果表明：增大复合绝缘子伞裙根部厚度,金具与护套连接处最大场强值、高压端与低压端金具处前3片绝缘子场强数值均随着增大;金具与护套连接处最大场强随着伞裙倾角度数增大而减小,但高压端与低压端金具前几片绝缘子场强数值随着增大,伞裙倾角变化与否对复合绝缘子电位分布值无根本性影响;理论上伞裙根部厚度取值12mm、倾角取值10°较为适宜。     

内插入电极式结构复合绝缘子场强及电位分布试验研究

为了改善复合绝缘子高压端部电场强度,通过有限元仿真计算设计了一种新型的内插入电极武结构,同时对均压环进行了优化设计。为了检验优化设计后的内插入电极式结构复合绝缘子端部场强改善情况,在试验室利用光纤场强测试仪测量复合绝缘子伞裙的场强分布并计算出其电位分布。与未加内电极的绝缘子进行对比,研究表明这种内插入电极式结构复合绝缘子对改善复合绝缘子沿面场强分布和电位分布,降低复合绝缘子导线侧局部场强过于集中是非常明显和有效的。     

鸟啄复合绝缘子护套场强电位分布研究

通过有限元软件对鸟啄复合绝缘子不同位置处护套进行建模,并对场强电位分布进行理论性分析,结果表明:被啄护套位置处于高、低第1-2片伞裙之间时,损坏护套处场强数值发生严重畸变,同时导致损坏伞裙的相邻几片绝缘子片场强剧增,为闪络、击穿埋下隐患;复合绝缘子护套鸟啄后,复合绝缘子的爬电距离明显减小,过电压或污秽作用下容易引起绝缘子串闪络.因此,当护套被鸟啄后,建议立即实施计划性停电,更换复合绝缘子串.     

酸性渗入绝缘子对场强分布的影响

因复合绝缘子在输电线路正常运行中,芯棒非联接部分出现脆断掉线,其中酸性介质的侵入、渗透到内部芯棒,腐蚀芯棒截面及伞裙,是造成复合绝缘子机械强度下降而脆断的主要原因。本文通过建立复合绝缘子的酸液侵蚀模型,利用ANSYS对其场强进行仿真分析。分析结果表明,酸液侵蚀复合绝缘子后,金具处场强最大值比正常复合绝缘子数值要大,且侵蚀部位场强畸变严重;结论为芯棒脆断、伞裙脆化原因提供一定理论性指导与诠释。     

紧凑型输电线路复合绝缘子轴向电场分布分析

了解线路复合绝缘子的轴向电位和电场分布对绝缘子的相关设计和运行维护具有现实意义。为此,利用电磁场有限元计算软件建立了考虑杆塔和导线影响的750kV单回路紧凑型线路复合绝缘子三维模型,计算分析了复合绝缘子在无均压环和安装合适均压环两种情况下的轴向电位和电场分布;计算过程中忽略了伞裙对轴向电场分布的影响。计算结果表明,配置合适均压环后,复合绝缘子轴向电位分布的不均匀性得到有效改善,对金具端部附近场强的控制达到良好效果。最后计算了复合绝缘子伞裙和悬挂方式对电场分布的影响,结果表明,电场分布计算忽略伞裙影响是合理的,且悬挂方式对空间电场分布有一定影响。     

动车组车顶隔离开关用支柱绝缘子污秽状态下的电场分布特性研究

摘 要：研究污秽状态下支柱绝缘子的电场分布特性对于动车组的安全稳定运行具有重要的意义。本文以FQJG2-30-16-400-M型车顶复合支柱绝缘子为研究对象,进行如下研究：对绝缘子表面进行淋雨试验,同时施加40kV工频电压,靠近金具部分的伞裙首先发生闪络,且出现了干燥带,伞裙边缘形成大粒径的水珠时,容易引发局部放电。利用comsol有限元分析软件在绝缘子靠近金具的伞裙表面设置干燥带和水珠,护套表面存在干燥带时,电场畸变明显,杆径处的干燥带场强最大,上表面干燥带场强大于下表面干燥带场强,干燥带场强最大值随着干燥带数量增加反而减小。绝缘子表面出现水珠时,水珠附近的场强明显增大,越靠近中轴线水珠表面电场强度越大。靠近高压端的水珠的最大电场强度受半径的影响较大,低压端则不明显。     

高压输电线路硅橡胶防鸟罩抗风性能及结构优化研究

高压输电线路硅橡胶防鸟罩可有效避免鸟粪滴落引起的绝缘子串闪络故障,但在强风下很可能发生撕裂。为研究不同电压等级输电线路硅橡胶防鸟罩的抗风性能,采用有限元仿真软件ANSYS Workbench对绝缘子周围流场进行仿真分析。设计了一种具有金属骨架结构的新型硅橡胶防鸟罩并仿真分析不同规格尺寸的新型防鸟罩对线路绝缘子附近空间电场的影响。结果表明:随着伞裙直径的增加,硅橡胶防鸟罩所受的风压增加,在伞裙边缘形成的弯矩也相应增大,更易出现大幅度摆动,在大风作用下易发生伞裙撕裂。新型硅橡胶防鸟罩对绝缘子低压端局部场强分布具有改善作用,能满足输电线路防鸟害技术需求。     

应用有限元法计算覆冰合成绝缘子电位分布

为研究合成绝缘子的电气特性,应用有限元法计算了具有开域边界的220kV覆冰合成绝缘子的电场和电位分布。通过设置人工截断边界,将开域电场问题转化成有界域电场问题并在人工截断边界上采用渐近边界条件,利用femlab商用软件对覆冰合成绝缘子建模,计算改变冰棱的空气间隙长度及位置后的电场和电位分布,进一步研究冰棱表面水膜对电场和电位分布的影响。研究结果表明,冰棱完全桥接时电场和电位分布变化最大;冰棱在绝缘子伞裙外沿分布的位置不同,对电场和电位分布的影响也不同;水膜的出现使得覆冰合成绝缘子沿面的电场和电位分布进一步发生畸变;与传统瓷、玻璃绝缘子相比,合成绝缘子具有重量轻、强度高、耐污性能高、运行维护方便等特点。     

复合绝缘子酸液侵蚀的脆断研究

在输电线路中,复合绝缘子的芯棒非联接部分频繁出现脆断、掉线,其中酸性介质侵入并渗透到内部芯棒,腐蚀芯棒截面,是造成复合绝缘子机械强度下降进而脆断的主要原因。建立了复合绝缘子的酸液侵蚀模型．利用ANASYS对其场强和电位进行仿真分析。分析结果表明,酸液侵蚀复合绝缘子后,金具处场强最大值比正常复合绝缘子数值大,且侵蚀部位场强畸变严重;复合绝缘子侵蚀后的电位分布比正常复合绝缘子的高．单片绝缘子承担的电压偏大,加速了绝缘子老化。     

特高压直流极母线避雷器污秽状况下内外部电场分布的仿真研究

由于直流电场对污秽颗粒的吸附作用,使直流避雷器相对于交流避雷器的积污更加严重。且特高压直流极母线避雷器在绝缘外套内部还有3柱并联的电阻片柱,污秽分布对绝缘外套表面电场以及电阻片柱与绝缘外套之间的径向电场的改变,都将会对避雷器的运行状况造成一定的影响。文章结合直流场中污秽的分布特点,建立了特高压直流极母线避雷器污秽状况下的电场仿真模型,对避雷器在整体湿污秽以及出现局部干燥带时的伞裙表面电场和电阻片柱与绝缘外套间的径向电场进行了计算分析,结果表明：避雷器整体污秽会导致绝缘外套表面场强与内部径向场强的增大,但数值较小尚且不会引起电晕及闪络现象;而局部干燥带的出现,则会在伞裙表面和电阻片与绝缘外套间的空气间隙形成局部过高的表面场强和径向场强,导致绝缘外套表面闪络,以及电阻片柱与绝缘外套间的贯穿性放电等现象,严重危害避雷器的安全稳定运行。     

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。     

鸟粪对35 kV一体化防雷绝缘子电场分布影响研究

鸟粪及异物对一体化防雷绝缘子闪络电压影响较大。以实际运行中的配电线路35 kV一体化防雷绝缘子为例,采用有限元仿真计算软件,分别研究了一体化防雷绝缘子在清洁干燥状态下、鸟粪附着伞裙以及长串鸟粪下落共3种情况下的绝缘子电场分布特性。通过仿真计算阐明了鸟粪出现位置、鸟粪干湿程度、鸟粪形成干燥带等因素对一体化防雷绝缘子沿面电场的影响规律。最后,根据仿真计算结果对35 kV一体化防雷绝缘子提出相应的防鸟害措施。     

特高压复合绝缘子电场计算及基于神经网络遗传算法的均压环结构优化设计

为了满足超/特高压大容量输电技术的发展需求,研究复合绝缘子的电场分布,寻找合理的电场优化措施已成为影响输电线路安全运行的关键因素。利用有限元法(FEM)建立了工程实际应用情况下特高压(UHV)交流输电线路复合绝缘子的单串、双串和V串电场计算模型,在考虑横担、分裂导线和均压环及其金具连接情况下,对复合绝缘子的电位和沿面电场分布进行了计算。针对特高压复合绝缘子电位分布极不均匀,且最大沿面电场强度大大超过电晕起始场强的情况,分析了不同的均压环配合方式对复合绝缘子沿面电场分布的影响。针对单串绝缘子下的计算结果,引入神经网络遗传算法(BP-GA),对均压环的结构参数进行了优化设计,利用BP神经网络的高度非线性映射能力直接计算遗传算法的适应度函数值,解决了穷举法计算时间冗长的问题。计算结果表明:加装均压环能够大大降低最大沿面电场强度,明显改善复合绝缘子沿面电位和电场的分布;通过遗传算法优化后的均压环结构参数,能使均压环表面场强和绝缘子沿面场强均小于电晕起始场强,为特高压绝缘子均压环的选取提供了一种可靠、实用的设计方法,可为我国特高压输电线路外绝缘优化设计提供新的参考。     

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。