高压绝缘子的设计与试验(初稿)[续二]

第七节影响绝缘子机械强度的因素绝缘子在运行过程中要受到机械负荷的作用。通常线路盘形悬式绝缘子悬垂串受到由导线自重、复冰重量和风力等引起的拉伸负荷的作用,耐张串主要承受常以吨计的导线张紧力的作用。支持类绝缘子(如线路针式绝缘子,横担绝缘子、支柱绝缘子等)和套管通常要受到导线重量和振动系统短路电动力、风力和自重等所引起的弯曲负荷的作用。隔离开关和母线支柱绝缘子除了受到上述弯曲负荷作用以外,还严重地受到设备操作(合闸或分闸)时     

水平安装支柱瓷绝缘子断裂故障及弯曲负荷分析

由于运行环境恶劣,管型母线用瓷支柱绝缘子断裂事故时有发生,严重威胁着电网安全可靠稳定运行。介绍了一起500 kV变电站35 kV融冰管母户外瓷支柱绝缘子发生"多米诺骨牌"式断裂,导致管母大面积脱落的事故。现场勘查发现,融冰管母支柱绝缘子为水平安装方式,B、C相绝缘子全部断裂,管母脱落,A相1只绝缘子断裂,管母未脱落。随机抽检A相未断裂的4支柱绝缘子的抗弯曲负荷强度,分别为7.96 kN、10.89 kN、9.72 kN和10.89 k N,未达到设计要求12 kN。另外,瓷支柱绝缘子存在无露砂、无胶装缓冲层、水泥胶合剂有大气孔以及法兰铸铁强度低等质量问题是造成管母大面积脱落的主要原因之一。计算分析了不同工况下水平安装支柱绝缘子的抗弯曲负荷。计算结果表明:水平安装对支柱绝缘子的抗弯曲负荷要求高,12 kN的抗弯曲负荷设计要求无法满足"N-1"(1个支柱绝缘子断裂)故障情况下的应力要求,建议选用支柱绝缘子垂直安装的方式。     

35kV支柱瓷绝缘子机械性能研究

高压支柱瓷绝缘子是发电厂和变电站常用电气设备之一,其质量直接影响着电网安全运行。支柱瓷绝缘子主要对刀闸支柱和硬管母线起机械支撑和绝缘作用,弯曲破坏负荷和扭转破坏负荷是支柱绝缘子重要的性能指标。以35 k V支柱瓷绝缘子为样品,对绝缘子样品进行弯曲破坏验、扭转破坏试验和冻融循环试验以及瓷柱的微观结构分析。试验结果表明:支柱瓷绝缘子扭转破坏负荷和弯曲破坏负荷试验后,发生断裂的瓷柱断面位置和形状有明显的不同;冻融循环试验后支柱瓷绝缘子的扭转破坏负荷未见明显变化,而弯曲破坏负荷明显降低;通过XRD图谱发现,试品支柱绝缘子的瓷柱材料为硅质瓷; SEM测试结果发现瓷柱中有较多的分布不均的带状气孔,气孔的形状和数量不仅影响绝缘子的机械性能,还与其抗温度变化的性能有一定的相关性。     

特高压支柱瓷绝缘子弯曲强度可靠性分析

特高压工程在电气、机械和运行可靠性方面对支柱绝缘子提出了更高的技术要求。从统计学角度提出产品强度设计与配合方面的一些新思路,分析了常规设计方法与笔者推荐的设计思路下瓷支柱绝缘子弯曲负荷试验时的损伤概率,提出:提高特高压瓷支柱绝缘子可靠性的关键是降低瓷材料的分散性;元件设计时,若瓷材料由于工艺等原因的限制分散性较大,可通过提高法兰和水泥胶装结构的强度提高元件可靠性;整柱设计时,非等裕度强度配合可以有效提高瓷支柱绝缘子的可靠性。     

1000 kV交流特高压支柱瓷绝缘子制造技术

根据晋东南-荆门1 000 kV特高压交流试验示范工程对支柱瓷绝缘子机械、电气、耐地震等性能的要求,首次采用污耐压法对其进行了污秽外绝缘设计、耐地震计算分析和耐地震性能评价、成功地研制了结构高度10m、额定弯曲破坏负荷16kN、扭转破坏负荷10 kN.m、爬电距离30 250 mm的1 000 kV特高压工程用支柱瓷绝缘子。该支柱绝缘子由五个单元件组成,具有优良的机械强度特性、污耐压特性和耐地震能力,可运行于c级污秽等级。试验验证和运行经验皆表明研制的支柱瓷绝缘子的电气、机械特性等满足晋东南-荆门1 000 kV特高压交流试验示范工程的要求。     

一起220kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂事故的原因分析

分析表明,造成某变电站一支220 kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂的主要原因是制造质量不良,恶劣气象条件的作用和普通石英质瓷的特性则是此次断裂事故的诱因.超声探伤(爬波)检测对于发现支柱瓷绝缘子缺陷存在一定的局限性,对于怀疑存在机械性能缺陷的支柱瓷绝缘子,条件许可时,应通过机械破坏负荷试验以及孔隙性试验进行确认.     

高压绝缘子的设计与试验(初稿、续六)

从表4.2—1 可以看出: ①现行生产的户内外胶装支柱绝缘子ZA—10、ZB—10、ZC—10等在力臂升高情况下机械强度明显下降,并且实测降低系数K_s显著小于额定降低系数K。原因之一是该系列绝缘子脖子细,在绝缘子设计时未考虑力臂升高问题,运行中使用部门经常反映,这种绝缘子要掉脖子就是这个原因。②现行生产的户内内胶装支柱绝缘子与户内外胶装支柱绝缘子相比其机械强度设计方面是较合理的,这从表中实测降低系数K_s接近     

基于动态应变表征支柱瓷绝缘子弯矩等效性的研究

选用252 k V下元件和126 kV支柱瓷绝缘子,利用动态电阻应变仪研究支柱瓷绝缘子弯矩试验等效性问题,试验结果表明:等同弯矩下,两种支柱瓷绝缘子应变变化规律类似,都是表现出随着施力高度的增加,以样品高度和延长杆高度两者总高为换算基准时,拉压应力状态下对应的应变值都逐渐增大,以施力点距应变片粘贴处高度为换算基准时,应变值基本不变;按照国标进行弯曲负荷试验时,等同弯矩下,随着施力高度的增加,除最底部外,其余位置的弯矩并不等效,且随着距底部越远,弯矩值增加幅度越大。126 kV支柱瓷绝缘子等同弯矩试验下的断裂现象,表明支柱瓷绝缘子单一向的顶端弯曲负荷试验存在一定程度的局限性,为全面考核样品的整体机械性能,尝试给出三点建议。     

1000kV交流变电站用支柱、空心绝缘子存在的问题及解决办法

根据我国1000kV交流输变电工程对高压支柱绝缘子和空心绝缘子技术参数的要求,综合分析国外成功的制造经验、技术参数、500kV运行经验及国内制造能力,提出了国内支柱瓷绝缘子和空心绝缘子在按Ⅲ级污秽等级设计中,额定机械弯曲破坏负荷为10kN和16kN的支柱瓷绝缘子的高度应在(10000～120000)mm之间,如受制造设备限制,高度至少不小于8800mm,主体直径为(280～320)mm,爬电距离为(27500～33275)mm,并且应在其瓷表面涂PRTV、RTV;空心绝缘子的长度为(11000～13000)mm,最低高度不应小于9600mm,主体直径为(900～1200)mm,爬电距离为(40000～50000)mm。阐述了空心复合绝缘子可以解决空心瓷绝缘子不能解决的污秽和机械强度问题,建议在我国1000kV交流输变电工程中大量使用。     

基于MPC局部约束的压接式复合绝缘子建模研究

目前国内柔直换流阀全部采用支撑结构型式,支柱绝缘子是支撑结构的核心部件,其力学性能对柔直换流阀整体结构特性影响显著。由一次整体拉挤成型的大直径芯棒和法兰压接而成的复合支柱绝缘子强度高、韧性好,在现有柔直换流阀中广泛应用。对于压接式支柱绝缘子有限元模型的构建大多采用法兰面与芯棒表面直接刚性连接,这使得仿真模型刚度与实际模型偏差过大,模型失真。基于此,本研究提出了一种基于MPC(Multi-Point Constraints,多点约束)的新型压接复合支柱绝缘子有限元简化模型,准确的模拟出工程实际中芯棒与法兰的压接区域,并通过静力试验以及振动特性试验验证模型的可靠性。研究表明,有限元仿真结果与试验结果相差均在5%以内,可见基于MPC局部约束的有限元建模方法应用在压接复合支柱绝缘子上是十分可靠的。基于所提出的模型,进一步探究了法兰的高度和厚度对复合支柱绝缘子力学性能的影响。结果表明,在绝缘子加强筋高度(非压接区域)一定时,法兰高度的变化对力学性能的影响作用可以忽略;而在法兰压接工艺允许的厚度范围内,法兰厚度增加会大幅降低绝缘子的最大弯曲应力,增加其安全裕度。这为压接复合绝缘子的设计提供了较好的...     

±800kV支柱瓷芯复合绝缘子与瓷绝缘子 仿真计算比较研究

采用有限元计算方法,分别对瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子在静力及地震动作用下进行计算,对比分析了两种绝缘子在静力及地震谱作用下的位移和应力。在相同外载作用下,±800 kV瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子的最大位移基本一致,瓷芯复合支柱绝缘子应力均匀变化,而瓷支柱绝缘子应力变化较大,瓷根部位置以及伞裙根部的应力值均大于70 MPa。     

棒形支柱瓷绝缘子弯曲应力的有限元仿真分析

利用有限元法,结合ANSYS分析软件,对棒形支柱瓷绝缘子的弯曲应力进行了模拟分析,研究了棒形支柱瓷绝缘子承载时的弯曲应力分布。结果表明,计算的强度与实测结果较好地吻合,说明了该方法对绝缘子的优化设计及其机械强度的可靠性分析具有指导作用,可作为棒形支柱瓷绝缘子设计的辅助计算工具。     

悬式绝缘子的可靠性

<正> 悬式绝缘子一般结构简单,它由瓷件作为绝缘材料,用水泥胶合剂与金属附件(包括钢帽和钢脚)连成一体.最近研制出一种机电强度为690kN的悬式绝缘子,这种绝缘子的设计是将作用在绝缘子上的拉伸负荷转变成作用于瓷件头部的压缩负荷(见图1)这是瓷材料性能理想的应用,因为瓷材料的压缩破坏强度大致是拉伸强度的十倍.因整个绝缘子结构类似薄壁圆盘状,所以为预防这种事故的发生,采取了以下措施.     

各国支柱绝缘子标准比较

本文介绍各国支柱绝缘子产品结构发展情况,对各国支柱绝缘子标准中规定的环境条件、弯曲强度等级、瓷质水平、安装尺寸等进行了对比.     

户内绝缘子污秽闪络分析及改善建议

绝缘子污秽闪络会严重威胁电网的安全运行。针对市区内大量老旧变电站,因负荷重要、接线复杂、改造困难、支柱绝缘子爬电比距难调整、目前无法退出运行等原因,介绍了绝缘子污闪形成的原因、必要条件及机理,结合220kV武威站户内35kV正Ⅱ母6号电容器因事故引发跳闸案例分析,得出污闪跳闸的主要原因是站内空气湿度陡然增加,致使绝缘子表面在工作电压的作用下产生泄漏电流,最终酿成跳闸事故。依据变电站环境气候的不同,从运维方面入手,对支柱绝缘子防污闪工作,提出了在湿润和干燥环境下改善绝缘子闪络的措施与建议。     

绝缘子电荷对充气高压直流装置绝缘结构电气强度的影响

<正> 在气体绝缘直流高电压紧凑电器中,支柱绝缘子的应用是非常有前途的,起决定作用的是有关环氧支柱绝缘子与主要气体间隙之间的绝缘配合问题。由于各种不同物理因素在绝缘子表面上可能形成不连贯的电荷,使电场分布异变,最严重情况下使绝缘子表面击穿。详细介绍了实验的方法,并列出了对支柱绝缘子表面产生不连贯电荷过程的研究结果。研究是在     

兼作支柱用高抗震性能特高压避雷器的研发

特高压避雷器兼作支柱绝缘子,对避雷器的抗弯和抗震性能要求越来越高。本文结合研究成果提出了塔形结构等应力设计的避雷器结构设计新思路,通过仿真计算,提出了具有较高抗震和抗弯性能的避雷器基本结构设计方案。研发出适用于交流特高压避雷器的大容量饼状电阻片和大直径高强度瓷套;研发出能够兼作支柱绝缘子使用的高强度特高压避雷器。开展了抗震性能和弯曲性能试验研究,新研发的避雷器在0.3 g水平加速度下进行抗震试验时,安全系数均大于1.67;弯曲负荷破坏强度在80 k N左右,远大于标准要求,能够兼作支柱绝缘子使用。研发的特高压避雷器已通过全部型式试验,并在多个工程中正式运行,目前运行情况良好。     

作用于支柱绝缘子上的热应力

<正> 一、前言在变电所中,我们所看到的一般都是用刚体(铜棒、铜带、铝管等)对电气设备的端子进行直接的连接。由于刚体是固定在支柱绝缘子上的,所以当刚体因湿度变化而伸缩时,就要受到绝缘子的阻碍,致使刚体产生热应力。热应力对于绝缘子来说,就是弯曲负荷和扭矩。热应力的大小与刚体的线膨胀系数、纵向弹性系数、截面性能以及连接方式等有关。本文即试图对这些因素加以说明。二、线膨胀系数大部分物体都是在温度上升时膨胀,下     

特高压支柱绝缘子连接螺栓组布设分析

对于多元件组合的棒形支柱绝缘子,在进行元件逐一强度试验时,能达到设计要求;而组合为整体后再进行强度试验时,在中间元件结合部位则会出现弯曲溃坏。通过对连接螺栓组建立受力模型并进行力学分析,以额定机械扭转负荷为8 kN.m,额定机械弯曲负荷为135kN.m的绝缘子做实例分析,确定了其附件安装孔中心圆直径为400mm,安装孔数为8个;连接螺栓直径为24mm,连接螺栓性能等级为8.8级,保证了绝缘子的设计要求。结果表明,逐一进行连接螺栓组的计算是必要的,同时还须充分考虑产品零件准备、试制、试验和装配等环节的匹配。     

大芯体压接式支柱复合绝缘子的研制

大芯体压接式支柱复合绝缘子从结构设计、芯体尺寸、材料选用、成型工艺、压接装配等方面进行了研究,满足即使在恶劣环境中的使用要求。端部法兰金具与大直径芯体采用压接工艺装配连接,解决了现有胶装式支柱复合绝缘子在弯曲负荷下的偏移值过大的问题,刚性明显得到提高。外绝缘选用LSR高温硫化液态硅橡胶材料,注射生产效率提高,性能更稳定。在交流550 kV、363 kV、252 kV、126 kV,直流±500 kV、±400 kV电压电站系统中,压接式支柱复合绝缘子的性能优点表现得尤为突出,芯体直径选用Φ130～Φ220 mm,提高了产品抗弯、抗扭负荷的安全裕度,显著提升系统运行的可靠性,是胶装式复合支柱的替代选择。