低(零)值盘形悬式瓷绝缘子带电检测及实验研究

在机电负荷、污秽及环境温湿度等共存的长期环境影响下,盘形悬式瓷绝缘子瓷件内微孔将逐渐扩展,直至开裂受潮,机械强度和绝缘性能丧失,对电网安全稳定运行构成极大隐患。笔者对某电厂带电检测过程中发现的低(零)值瓷绝缘子在实验室中进行了验证实验研究,进一步分析了低(零)值绝缘子的热像特征及电晕特点,验证了红外热像检测低(零)值瓷绝缘子的有效性,紫外成像检测对低(零)值瓷绝缘子能起到一定的辅助检测作用,并提出了一些绝缘子红外图谱的有效分析方法,对电力系统的绝缘工作起到积极的指导意义。     

基于电场分布测量法的输电线路 劣化绝缘子检测研究

为实现劣化绝缘子快速、智能化检测,降低输电线路的事故隐患,本文基于电场分布测量法原理设计了一种操作简便、成本低廉、适用性强的绝缘子带电检测装置。通过ANSYS有限元软件仿真计算了检测装置自身、劣化绝缘子位置和缺陷类型对绝缘子串电场分布的影响,并利用"相邻作差法"进一步处理电场畸变数据。仿真结果显示,检测装置的存在不影响对绝缘子的电场分布趋势。最后现场试验表明,该检测设备能在绝缘子串上平滑轻巧地移动,对低(零)值瓷绝缘子及复合绝缘子芯棒导通缺陷均能有效识别,能提高输电线路劣化绝缘子的检测效率。     

高压支柱瓷绝缘子力学特性分析及断裂机理研究

高压支柱瓷绝缘子断裂故障时有发生,对电力系统的安全稳定运行造成了严重的影响。结合对高压支柱瓷绝缘子的力学特性及断裂事故统计的分析,提出了弯曲力矩作用下和结冰膨胀下的瓷绝缘子断裂模型,系统地研究了瓷绝缘子的断裂机理。基于热-结构耦合场理论,建立了支柱瓷绝缘子的有限元数值计算模型,分析了不同弯矩载荷下和胶装区域发生不同程度结冰膨胀时支柱瓷绝缘子的应力分布情况及所受的最大拉应力变化规律,计算结果有效地验证了本文提出的瓷绝缘子断裂模型。该研究成果可为瓷绝缘子的安装设计和运行维护提供有效的理论指导和技术支持。     

基于红外图像特征与BP神经网络的绝缘子串低零值故障和污秽故障识别方法

提出一种基于红外图像温度分布特征和BP神经网络(BPNN,back-propagation neural networks)的绝缘子串低零值故障和污秽故障识别方法。首先利用图像处理技术分割提取绝缘子串红外图像中钢帽和盘面目标区域,得到对应温度数据;之后引入K-means聚类算法剔除分割目标区域中背景像素温度数据的干扰,并计算每个分割区域温度平均值,形成反映绝缘子运行状态的钢帽和盘面温度特征向量;在此基础上,建立以温度特征向量为输入的BPNN模型,实现绝缘子串低零值故障和污秽故障的识别及故障定位。最后通过将模型应用于某500 k V变电站绝缘子串故障诊断,验证所提出方法的准确性。     

瓷绝缘子劣化应对措施探讨

瓷绝缘子的劣化是造成闪络事故的主要原因之一,从盘形悬式瓷绝缘子的特性入手,分析绝缘子的劣化机理、规律,从瓷绝缘子的前期设计、运行保养、状态监测及老化淘汰等方面进行考虑,在配置、维护、测零、消缺及更换方面综合评价,科学决策,如:优化线路走径,合理确定污秽等级,确定泄漏比距和绝缘爬距,选择科学检测顺序和方法,全面推行“用盐密指导清扫,”确定测零周期等,防止因瓷绝缘子劣化而导致闪络事故的发生,保证电网安全运行。     

环境条件对基于无人机红外检测的零值绝缘子检测判据的影响研究

随着红外测量技术的不断进步，对绝缘子状态进行红外热像检测逐步应用于电网的日常巡检中，但测量结果受环境因素影响显著。以输电线路现场运行中瓷绝缘子作为研究对象，分别在不同光照强度、湿度、温度与风速下采集绝缘子的红外图像，研究环境因素对绝缘子红外检测的影响规律。研究结果表明，当采用基于绝缘子串温度曲线的判别方法时，光照强度容易引起零值绝缘子的误判，温度变化对零值绝缘子检测没有影响；湿度变化会影响绝缘子钢帽的温升；在强风条件下，各绝缘子钢帽温度相同，不适合进行绝缘子红外检测。研究成果可用于指导电网红外巡检工作，保障绝缘子红外巡检结果的正确性，从而实现电网的安全稳定运行。     

适于机器人的输电线路盘形瓷绝缘子检测技术研究

使用机器人检测高压输电绝缘子是解决超高压、特高压线路低零值绝缘子问题的有效手段之一。现有的低零值绝缘子带电检测方法和技术并非专为巡线机器人量身定做,可能因机器人操作与人工操作的差异而带来新的误差,严重影响检测效果,甚至得出错误诊断结果。针对机器人的运行特点,提出了基于局部电场分布特征的盘形悬式瓷绝缘子伞裙识别方法,无需在测量绝缘子电场分布的同时另外诊断电场测量装置的空间位置,解决了现有电场法检测仪器不能稳定、准确地确定被测点位置信息的缺点,并且通过仿真计算和实验室实测试验,验证了所提出方法的效果。该方法也适用于直流输电线路、复合绝缘子检测。     

玻璃绝缘子在电气化铁道工程上使用的可靠性

综合分析了瓷、玻璃和复合绝缘子三种材质绝缘子的性能及运行状况 ,指出玻璃绝缘子“零值自破、便于检测”的特性 ,可以提高它在电气化铁道接触网上运行的可靠性 ;认为电气化铁道采用玻璃绝缘子是一个发展方向。     

测试距离对现场发热复合绝缘子无人机红外测试影响研究及控制建议

为获取测试距离对发热复合绝缘子无人机红外测试结果的影响并确定合适的测试距离参数,对现场500 kV线路复合绝缘子异常发热缺陷开展不同测试距离下的无人机红外测试,利用归一化处理得到了发热绝缘子温差测试幅值随测试距离的变化规律.结果 表明,随着测试距离增加,复合绝缘子测得发热幅值呈现先稳定、后迅速下降的趋势.测试距离范围内,随距离增加被试绝缘子温度曲线高频分量幅值基本稳定.为保证测试精度,焦距为50 mm、25 mm、19 mm的无人机红外设备,对于带护套芯棒直径48 mm复合绝缘子,测试距离需不超过28.2m、14.1m、10.7m.基于红外测试镜头参数、测试距离与被试绝缘子在红外测试屏幕上的占比分析,给出了适用于现场无人机操控的测试距离控制方法.     

超高压V型绝缘子串含零值绝缘子的空间电场畸变特性研究

作为500 kV超高压输电线路重要组成部分的V型绝缘子串长期运行后其绝缘性能下降,易产生零值绝缘子;非接触零值绝缘子的检测需要准确的含零值绝缘子电场特性作为理论依据。因此,本研究建立了500 kV超高压V型绝缘子串含零值绝缘子空间电场仿真计算模型,研究了不同电场监测路径下的电场监测波形特征及畸变特性。研究结果表明：高压端、中部、低压端零值绝缘子的存在均会使电场波形发生较为明显的畸变。对于合成电场和电场纵向分量,当存在零值绝缘子时,零值绝缘子附近将会出现向下畸变的波峰(电场值的突降);对于电场横向分量,则反之。含零值绝缘子时的电场幅值畸变量与幅值畸变比随着零值绝缘子位置的改变而变化。从计算结果可以看出,电场幅幅值畸变比最小值可达18.11%,表明从电场的畸变特性入手可实现超高压V型绝缘子串零值绝缘子的定位。最后,非接触式现场检测实验表明,本研究仿真结果与真实电场波形情况高度一致,本研究所提出的基于电场畸变特性的方法可以有效的识别零值绝缘子位置。     

支柱瓷绝缘子裂纹数值建模及应力强度因子研究

针对瓷绝缘子等复杂几何模型中三维裂纹建模困难的现状,提出了一种新型的三维裂纹实体数值建模法,通过平板半椭圆形表面裂纹应力强度因子的数值解和理论解的对比分析,验证了提出的裂纹实体建模法的有效性。基于有限元理论,建立了支柱瓷绝缘子的数值仿真模型,计算了瓷绝缘子在无缺陷状态下的应力分布情况,应用本文的裂纹建模法建立了瓷绝缘子的表面裂纹,分析了瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子随裂纹尺寸以及裂纹所在位置的变化规律,获得了易导致断裂的危险裂纹尺寸和裂纹危险分布区域,为电力系统中瓷绝缘子的运行维护提供理论指导和技术支持。     

500kV输电线路中低零值绝缘子对长串绝缘子电位和电场分布的影响

应用有限元软件Ansys分析了500 kV输电线路中零值和低值绝缘子及其位置、片数不同对整串绝缘子电位和电场分布的影响。结果表明:零值绝缘子比低值绝缘子对绝缘子串的影响要大,离劣化绝缘子越近电压和电场的影响越大;劣化绝缘子位于导线端和横担端对绝缘子串电压和场强的影响,比位于中部的影响大;多片劣化绝缘子连续分布比不连续分布对绝缘子串电压和场强的影响大;按在线测量分布电压法来检测劣化绝缘子,此方法的误判率和漏检率都很高。     

盘形悬式绝缘子的头部结构研究

圆锥形盘形悬式绝缘子的水泥面与瓷头间的相对位移，以及圆柱形盘形悬式绝缘子的铁帽和钢脚与水泥胶合剂间的相对位移，均可将由风引起的导线振动力传递给瓷件头部，使瓷头开裂，形成零值绝缘子．水泥层具有一定的阻尼隔振缓冲作用，故圆柱形绝缘子的瓷头受力特性及其抗振性能要较圆锥形绝缘子的好。     

线路绝缘子性能及运行情况分析

比较了线路上盘形悬式瓷绝缘子、玻璃绝缘子、棒形悬式复合绝缘子及长棒形悬式瓷绝缘子的特性。指出,盘形悬式瓷绝缘子具有良好的绝缘、机电性能及耐磨、耐热冲击及抗气候变化等特点,但需进行零值检查,防污性能较差;盘形悬式玻璃绝缘子零值自破,残垂不易掉线,但闪络绝缘子的巡检较困难,而且价格较高;棒形悬式复合绝缘子抗污闪性能好,耐电蚀性优异,质量小,运行维护方便,但没有行之有效的检测技术,易老化,易脆断,憎水性易遭破坏;长棒形悬式瓷绝缘子的金具较少,抗耐电蚀能力强,防电弧,但瓷件本身较重,安装运输不方便,生产技术要求较高,耐压水平低。实际运行表明,棒形悬式复合绝缘子及长棒形悬式瓷绝缘子耐污性能优良,可提高线路运行的稳定性,宜在线路上广泛使用。     

基于分水岭算法的绝缘子串红外图像分割方法

为解决500 kV瓷绝缘子串红外图像分割问题,提出了一种基于分水岭算法的图像分割方法。通过调整红外图像G分量消除云雾干扰,图像预处理后采用灰度拉伸法进行图像增强;然后利用Otsu算法将灰度图像二值化,通过Hough变换确定绝缘子串基准线,并据此使用Floodfill算法提取绝缘子串目标区域;角度校正后做欧式距离变换,以局部最小值为标记符避免过分割,再采用分水岭算法进行绝缘子片分割。据此对湖南省某座500 kV变电站700张红外图像进行分析,结果表明,本文所提方法具有良好的自适应性和实用性,可显著提高绝缘子红外图像智能分割准确率。     

计及多因素影响的直流电弧对瓷绝缘子热效应仿真分析

针对某±500 k V换流站接地极线路瓷绝缘子炸裂故障,采用有限元法仿真分析了直流电弧对瓷绝缘子的热学影响。依据传热学基本理论,建立了基于有限元法的瓷绝缘子数值计算模型。利用多物理场耦合计算软件COMSOL Multiphysics计算了瓷绝缘子温度场的分布情况,讨论了多因素影响的3种传热方式共同作用下,直流电弧对瓷绝缘子的热学影响,并提出了防治措施。     

瓷绝缘子临界裂纹尺寸的新型数值计算方法研究

针对电力系统中瓷绝缘子等复杂几何构件临界裂纹尺寸计算困难的问题,提出了一种基于断裂力学和有限元相关理论的临界裂纹尺寸新型数值计算方法,通过含圆孔平板临界裂纹尺寸解析解与数值解的对比分析,对本文提出的临界裂纹尺寸计算方法的有效性进行了验证。建立支柱瓷绝缘子的有限元模型,应用本文的临界裂纹尺寸数值计算方法分析了不同位置和不同长深比下的临界裂纹尺寸大小及其变化规律,获得了支柱瓷绝缘子的最小临界裂纹尺寸及其分布位置,为电力行业中瓷绝缘子的故障诊断及维护提供有效的技术指导。     

低温环境下支柱瓷绝缘子力学特性分析及临界裂纹尺寸研究

高压支柱瓷绝缘子的断裂会对电力系统的安全稳定运行带来严重威胁,而支柱瓷绝缘子的断裂事故在冬季低温环境中尤为多见。为分析低温环境下支柱瓷绝缘子的力学特性,建立了支柱瓷绝缘子的热-结构耦合有限元模型及胶装区域孔隙结冰膨胀的数值计算模型,计算分析了不同环境温度下、不同位置和不同程度结冰膨胀时的应力分布规律及相应的最小临界裂纹尺寸变化规律,研究表明:环境温度的降低、膨胀程度的增大可导致支柱瓷绝缘子所受的最大拉应力随之增大,最小临界裂纹尺寸则相应地逐渐减小。本文研究成果可为支柱瓷绝缘子在低温环境下的运行维护及健康状况评估提供理论参考和技术支持。     

长棒形瓷绝缘子交流污闪特性的试验研究

为研究长棒形瓷绝缘子的污闪特性,指导线路绝缘配置与选型,采用交流人工污秽试验方法,研究了盐密、污秽不均匀度对单节长棒形瓷绝缘子交流污闪特性的影响,得到了长棒形瓷绝缘子的爬电距离有效系数。试验表明:长棒形瓷绝缘子污闪电压与盐密值之间满足负幂指数关系;长棒形瓷绝缘子表面污秽含量一定时,随着伞裙上下表面污秽不均匀度的增加,其污闪电压先增加后减小;绝缘子迎背风面不均匀积污时,其污闪电压高于均匀积污的情况。以双伞型瓷绝缘子串为基准时,灰密1.0 mg/cm~2的长棒形瓷绝缘子的爬电距离有效系数为K_1=0.611 6S~(-0.11)。     

RTV涂层对10 kV绝缘子电场分布的影响

为了较全面地了解RTV涂层对绝缘子电场分布的影响,使用有限元法建立绝缘子模型进行数值计算,分析了RTV涂层的厚度、介电常数以及非均匀喷涂方式对10 kV支柱瓷绝缘子导线附近和支柱表面电场分布的影响。结果表明:绝缘子电场的分布不但受涂层厚度的影响还受涂层喷涂形状的影响,合适的喷涂方式有利于改善绝缘子电场分布;随着涂层厚度的增加,涂料的介电常数对绝缘子电场分布的影响程度也越大。所得结果可为绝缘子涂层的优化提供新的理论依据。