基于ANSYS的雨滴分布对绝缘子表面电场的影响研究

笔者主要研究分析了线路绝缘子表面有雨滴分布时电场分布情况。利用有限元分析软件ANSYS构建了线路绝缘子有限元计算模型。通过对线路绝缘子模型仿真分析,首先得出了伞裙表面没有雨滴分布时伞裙上表面电场分布情况。接着通过仿真分析得出了雨滴位置、大小、电导率等因素对绝缘子表面电场的影响规律。最后通过对前述分析归纳总结,提出相应的优化建议,以提高电力系统运行的可靠性和安全性。     

特高压交流输电线路复合绝缘子和均压环场强影响因素

1 000 kV特高压交流输电线路复合绝缘子和均压环表面电场分布数值仿真研究具有媒质种类多、几何结构复杂、计算量大等特点。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。通过建立特高压交流输电线路双联复合绝缘子的三维静电场有限元全模型和简化模型,研究了导线、杆塔、金具、联板等因素对复合绝缘子和均压环表面电场分布的影响,验证了模型简化的合理性。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、省略联板和金具的简化方法可行,用简化模型代替完整模型进行复合绝缘子电位分布、电场分布以及均压环表面电场分布的仿真研究,可有效降低计算规模,提高特高压交流输电线路绝缘子和均压环参数优化配置分析效率。     

直流电压下盆式绝缘子表面电荷积聚效应的仿真

为了研究直流电压下盆式绝缘子表面电荷的积聚效应,建立了GIL线路中所应用的盆式绝缘子的仿真模型,采用有限元分析法,应用Maxwell 2D软件进行仿真分析:分析了处于直流高压作用下的盆式绝缘子在表面不同位置产生不同性质、不同量的电荷时电场发生的改变。从仿真结果可知,盆式绝缘子内表面不同位置积聚电荷时,对原电场的影响不同;积聚电荷的极性不同时,对原电场的影响也不同,且电荷积聚到一定程度时,可能导致绝缘性能的下降。通过在仿真中逐渐减小所加电荷量的方法,可以找到不影响原电场分布的电荷极限值。     

750kV输电线路悬式绝缘子的均压特性

沿绝缘子串电位分布不均匀,改善输电线路绝缘子串电位分布对绝缘子的设计及运行、维护特别重要。为更好地控制绝缘子串电位、电场分布,基于有限元方法考虑铁塔、分裂导线、避雷线等因素的影响,建立了750kV输电线路绝缘子串三维电场计算模型,从而计算得到了沿绝缘子串的电位分布曲线。通过分析讨论不同均压环上抗位置、环径、管径对绝缘子串电位、电场分布的影响,进而确定合理的均压环结构参数。结果表明,仿真计算时分裂导线、铁塔的影响不可忽略;均压环结构参数优化后,单片绝缘子最大承受电压及均压环表面最大电场均得到了改善,沿绝缘子串电位分布更为均匀。     

基于ANSYS的330kV有机复合绝缘子表面电场建模和优化

输电线路绝缘子闪络已经成为影响供电可靠性的重要因素,采取相关防污闪措施已经成为必须.本文基于静电场理论,采用有限元数值计算方法,建立了330kV有机复合绝缘子的有限元模型.通过计算杆塔及导线对绝缘子周围电场的影响、绝缘子表面电场分布和绝缘子表面电场强度分布,提出了330kV有机复合绝缘子表面电场优化的措施.     

绝缘子表面电场紫外辐射量测仿真分析

在绝缘子串表面直接测量电场强度时,电场测量探头靠近绝缘子串引起其表面电场畸变。提出了一种通过测量紫外辐射数值间接获得绝缘子串表面电场的方法。分析了表面电场与紫外辐射之间的数值关系,采用有限元电磁场仿真ANSYS软件对XP-100悬式绝缘子串表面的电场进行仿真,得到绝缘子串周围的电场分布,并依据它们的数值关系推导出紫外辐射场分布,对紫外辐射场分布和电场分布进行对比分析。结果表明:紫外辐射场分布和电场分布保持相同的变化规律,即可通过测量紫外辐射值间接获得绝缘子串表面电场强度,验证了该方法的可行性。     

220kV瓷绝缘子(XP-160)串的空间电场分布特性及其影响因素仿真分析

绝缘子串的电压和电场分布研究对瓷绝缘子的相关设计和运行维护非常重要。笔者根据瓷绝缘子串的实际结构和工作条件,选择有限元数值计算方法建立三维电场仿真模型进行计算分析和总结。仿真结果表明:瓷绝缘子串绝缘子伞下棱对其表面电场影响较大但对绝缘子串空间电场影响较小;避雷线对瓷绝缘子串的表面及空间电场影响甚微;不同塔型、不同相导线及其分裂数、绝缘子串型式及绝缘子型式、绝缘子的表面状态对瓷绝缘子串的周围电场值有一定的影响,在仿真分析时需予于考虑。文中仿真结果可为输电线路的设计及绝缘子在线监测提供一定的借鉴。     

110kV劣化瓷质悬式绝缘子空间电场研究

输电线路运行的绝缘子发生劣化时,其周围空间电场相对正常状态会发生局部畸变,因此比较和分析绝缘子劣化前后的电场分布特性,可以识别出劣化绝缘子。文章通过有限元仿真软件建立110 k V瓷质悬式绝缘子的1:1有限元电场仿真模型,得到绝缘子串性能良好时的电场分布参考曲线;通过改变绝缘子串劣化位置和程度,获得劣化状态下绝缘子串的空间电场分布变化曲线。仿真结果表明:绝缘子串劣化区域的轴向电场强度显著降低,其中零值绝缘子比低值绝缘子的下降程度更为突出;另外随着测量距离的增大,劣化绝缘子造成的电场畸变逐渐减弱。在高压实验大厅搭建绝缘子空间电场实验平台,用光学电场传感器测量了绝缘子串在不同情况下的轴向电场并通过"直线归一法"对测量数据进行了处理,试验结果表明:劣化绝缘子附近的轴向电场显著减小,与仿真结果一致。因此,测量空间电场可以实现劣化绝缘子的带电检测。     

污秽潮湿状态下钢化玻璃绝缘子周围电场分布

输电线路绝缘子闪络已经成为影响供电可靠性的重要因素,采取相关防污闪措施已经成为必须。本文基于静电场理论,采用有限元数值计算方法,建立了330k V钢化玻璃绝缘子的有限元模型。计算了杆塔及导线对绝缘子周围电场的影响、绝缘子表面电场分布和绝缘子表面电场强度分布。     

500 kV复合绝缘子横向覆冰现象有限元分析

雨凇覆冰严重影响输电线路的安全,绝缘子上的冰棱会导致其电场与电位分布的恶化。为探究绝缘子覆冰横向增长现象对绝缘子沿面电场电位的影响,利用ANSYS仿真软件,建立500 kV复合绝缘子覆冰有限元模型。根据输电线路现场与实验室中绝缘子覆冰出现的冰棱横向增长现象,在仿真模型中改变冰棱长度、角度、位置以及横向竖直冰棱同时出现等情况,对比分析不同工况下各覆冰形态对复合绝缘子电场电位分布的影响。仿真分析表明：雨凇条件下,覆冰横向增长冰棱长度、位置的改变对复合绝缘子沿面电位电场分布的影响较小;随着冰棱铅垂角度减小,复合绝缘子沿面电场电位分布畸变增大,竖直覆冰对复合绝缘子沿面电场电位分布起主要影响。     

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。     

并联间隙均匀复合绝缘子电压分布特性

为了研究并联间隙装置对绝缘子串电压分布特性的影响,用有限元法建立了220kV输电线路复合绝缘子三维电场计算模型来研究加装不同并联间隙装置后的绝缘子电压分布,并和加装均压环后电压分布进行对比。计算结果表明：环形并联间隙对绝缘子的均压效果明显优于棒形并联间隙,环形间隙环径越小,管径越大,其改善复合绝缘子端部的电场及电压分布...     

基于无人机的绝缘子带电零值检测技术

为提高输电线路零值绝缘子的检测效率,利用无人机装载电场探测装置可实现免登塔带电检测。文中首先建立220 kV瓷绝缘子串1∶1仿真模型,通过Comsol有限元数值仿真,分析研究串型、路径抖动、无人机及电场探头对绝缘子串空间电场分布的影响;继而建立零值绝缘子识别方法及其后台检测系统;最后进行实验室及现场实测。研究结果表明：双联绝缘子串同时存在零值绝缘子时,其空间电场分布互不影响;无人机飞行过程中直线检测路径的偏移距离应小于50 mm;绝缘子串的空间电场分布不受无人机及电场探头影响。利用文中所提的零值绝缘子检测方法,通过无人机搭载电场探测装置,可实现零值绝缘子的现场检测。     

工厂复合化绝缘子电场分布特性及防污闪涂层参数优化计算

为研究工厂复合化直流绝缘子在不同涂层厚度及涂覆工艺下的电场分布特性，利用传导电流场进行有限元仿真，分别对无涂覆涂层绝缘子、全涂覆涂层绝缘子、局部涂覆涂层绝缘子、不同涂层厚度下的绝缘子电场分布情况进行计算。计算分析表明，工厂复合化瓷和玻璃绝缘子，在厚度不低于0.3 mm的RTV涂层全覆盖绝缘体表面时，钢脚边缘（涂层边缘）的最大电场强度不超过空气中的电晕起始场强；当RTV涂层在钢脚附近存在留空时，钢脚边缘的电场强度均较高。研究结果为工厂复合化绝缘子的防污闪涂层的参数优化设置提供了指导。     

基于模拟电荷法的绝缘子电场非接触式测量法

根据模拟电荷法的基本原理和绝缘子片的实际形状,采用环线形离散模拟电荷等效分布在绝缘子表面的束缚电荷,使模拟电荷产生的空间场的边界条件满足绝缘子的束缚电荷产生的空间场.测量绝缘子串附近一定距离范围内的几点(对于110 kV,可只测量3点)的电场强度,根据测量点的实际电场强度和采用模拟电荷法建立的等效模型,结合一定的搜索方法,可计算出绝缘子串的实际分布电压值.将绝缘子串的实际电压分布值与国家标准给定的电压分布值相比较,可判断出有无劣质绝缘子片及其位置,从而完成绝缘子的预防性检测,避免电力事故发生.与目前国内的电场测量法相比,这种方法采用程序计算来代替部分测量工作,可以带电检测,测量点少,操作方便,实现了一定距离的非接触式测量,避免测量装置直接与高压绝缘子接触,降低了操作的危险性.     

A color graphics display of the field intensity around theinsulator on 13.2 kV distribution lines

Covered conductors have been used, especially in wooded areas on low as well as high voltage overhead distribution lines for preventing brush contact and short circuit faults between conductors. Burndown on covered conductors has become a significant problem. The burndown mechanism is complicated since it is determined by combinations of the various types of insulators, ties, and conductors. In order to investigate the burndown mechanism, a finite element analysis is carried out to identify the electric field around the insulator. A newly developed electric field digital simulation system is reported in which a finite element analysis method considering isoparametric triangular and line elements is developed. A new color display method for electric potential and electric field distributions with lines of electric force is also described as a means of observing the results     

湿润复合绝缘子表面的电场分析

为了研究不同湿润条件下复合绝缘子周围的电场分布特性,笔者根据复合绝缘子上下表面不同憎水性等级时的湿润状态,建立了简化的三维计算模型,应用电场有限元计算软件ElecNet计算,比较了不同憎水性等级(水滴的形状参数不同以及分布状态不同)对复合绝缘子表面电场特性的影响,得出:复合绝缘子表面的电场与表面憎水性以及水滴分布状态有关;表面受潮形成的水滴或水带使水滴周围的电场急剧增大;伞裙下表面水滴周围的最大电场强度高于上表面;护套表面水滴对电场的增强程度远高于伞裙表面水滴对电场的增强程度。