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。     

冻融循环试验对绝缘子机械性能的影响研究

绝缘子是电力系统中使用量最大的器件,当运行中的任何一片绝缘子出现机械故障,就有可能造成掉串的严重事故,造成不可估量的损失。将4种类型的绝缘子预加不同应力,放入高低温交变试验箱,在绝缘子水泥胶合剂、钢脚和瓷件之间注入少量的纯净水,模拟冻融循环的环境条件,经冻融循环试验后再进行机械破坏负荷试验。研究表明:冻融循环将对A型和C型的绝缘子的机械破坏负荷产生显著影响,其机械破坏负荷随着预加应力增加或冻融循环次数增加而降低;而对于B型和D的绝缘子冻融循环的影响是有限的即冻融循环试验后该类型的绝缘子机械破坏负荷不会出现明显的变化;对于部分钢脚出现松动的D型绝缘子,由于水分子更容易渗透到水泥胶合剂与钢脚之间的裂隙当中,冻融循环试验后,水泥胶合剂性能出现明显的下降,导致绝缘子机械破坏负荷显著降低。     

钢脚轻微松动对悬式瓷绝缘子性能的影响研究

悬式瓷绝缘子在运行输电线路中不但要承受机械应力和电场的作用,同时也要遭受日晒雨淋等环境变化。恶劣的运行环境对绝缘子的质量提出了更高的要求。作者在绝缘子抽检工作中发现:部分抽检悬式瓷绝缘子存在钢脚轻微松动的现象。为进一步探讨这种现象对绝缘子性能的影响,选取了抽检中发现钢脚手感轻微松动和同一批次手感不动的瓷绝缘子,进行机械、电气性能试验以及冻融循环试验。研究表明:钢脚轻微松动的瓷绝缘子机械破坏负荷和工频击穿耐受性能与同批次的其他绝缘子无明显的差异;由于钢脚轻微松动的绝缘子水泥胶合剂与钢脚之间存在明显的间隙,水分子更容易渗透到该间隙当中,经多次冻融循环以后,水泥胶合剂的力学性能出现明显的下降,导致绝缘子机械破坏负荷显著降低。因此,在昼夜温差和湿度较大的运行环境下,不宜采用存在钢脚松动现象的绝缘子。     

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。     

±1100kV/16kN支柱瓷绝缘子应力分析与选取

为确保±1100 kV/16 kN支柱瓷绝缘子抗弯性能满足要求,通过对样品的三节、四节、五节、六节进行整柱弯曲破坏负荷试验,摸索出多节产品在承受整柱破坏负荷时的应力变化。初步确定,在多节产品的设计过程中,等应力设计具有一定的不合理性。对±1100 kV/16 kN支柱瓷绝缘子的各节应力选取时,要有不小于10%的应力叠装系数。试验证明:选用此种应力分布设计的产品,满足整柱的抗弯性能要求,可以满足±1100 kV特高压工程的需要。     

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.     

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。     

C6-550-Ⅳ(126 kV/6 kN)支柱瓷绝缘子优化设计

结合用户对产品的要求,介绍了C6-550-IV(126 kV/6 kN)支柱瓷绝缘子的优化设计、制造及试验等情况。根据产品的使用特点,对瓷绝缘子配方进行改进;同时,对优化后的产品进行了破坏负荷试验。试验结果表明,优化后的产品满足电力行业的使用需求。     

绝缘子电气机械特性的数理统计研究

本文简述了高压线路盘形悬式绝缘子串和电站支柱绝缘子闪络特性(与闪络距离的关系)回归方程,圆柱形支柱绝缘子和纯瓷穿墙套管弯曲破坏应力特性(与危险断面截面积以及胶装比的关系)回归方程,瓷绝缘子工频击穿电压(与击穿距离的关系)回归方程,盘形悬式瓷绝缘子机电破坏负荷特性(与瓷件头部内孔承力面面积的关系)回归方程。介绍了回归方程与实测结果以及国外公式的比较,各种特性的标准偏差回归方程计算结果。附录简述了回归方程计算万法。     

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。     

瓷绝缘子用水泥胶合剂耐冻融循环性能改进与试验研究

通过引入ADVA152减水剂、DARA-VAIR110引气剂和硅灰对瓷绝缘子用水泥胶合剂配方进行了改进,并制备了改进型水泥胶合剂试样和瓷绝缘子试品,进行了胶合剂试块冻融循环后的抗压强度、抗折强度、体积变化率试验研究,瓷绝缘子试品冻融循环后的残余机电强度试验研究。试验结果表明,改进型水泥胶合剂能够有效提高瓷绝缘子的耐冻融循环能力。     

喷涂憎水性涂料支柱绝缘子积污特性研究

在人工积污试验系统内开展喷涂无机憎水性瓷支柱和一般瓷支柱绝缘子在风向固定和风向变化两种情况下的快速积污试验,试验结束后测试绝缘子表面污秽度,对比两种绝缘子积污量的差异。     

提高瓷材料强度利用率的研究

国内生产实践表明,实心棒形支柱绝缘子的弯曲破坏应力平均值一般为瓷材料抗弯强度的30～40％,且强度分散性较大,其标准偏差系数可达25％左右,这是目前我国棒形支柱绝缘子强度性能差的主要问题。本工作对各种胶装结构与强度的关系进行了研究。选用合适的瓷砂和釉及合理的上砂工艺,在工厂生产条件下制备的圆柱形上砂结构的小试样(相当于35kV级),其弯曲破坏应力平均值达到瓷材料试样的70％,产品试样(相当于110kV级)的弯曲破坏应力平均值达瓷材料试样的60％左右,均匀性系数m可达22,大大提高了瓷材料强度的利用率。     

关于棒形支柱瓷绝缘子的冲击机械强度

胶装好的户外棒形支柱瓷绝缘子机械强度的基本指标,是最小抗弯破坏力。这个指标仅仅表明了绝缘子的静态负荷强度,并且是通过静态试验来检验的。但是在绝缘子的工作过程中,不仅要受到静态负荷的作用而且还要受到动态负荷的作用。同时,正如运行经验所表明,高压电器支柱绝缘子的破坏常常发生在这些电器的操作过程中,即     

高压瓷绝缘子的强度与瓷件尺寸的关系

瓷棒的三点弯曲试验和实心及空心绝缘子的悬臂弯曲试验的破坏应力表明,随着绝缘子直径增大,开始时破坏应力急剧下降,当绝缘子具有较大直径时,破坏应力趋近一定值.对于采用悬臂弯曲试验的不同尺寸高压绝缘子,提出了一种新的计算平均韦伯尔系数的方法,求得其具有代表性的值为7.     

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。     

支柱绝缘子断裂原因分析及其隐患排查方法

母线支柱绝缘子一旦发生断裂,极可能导致母线坠落等严重事故。针对QF变电站220 kV母线支柱绝缘子断裂事件,根据支柱绝缘子制作流程和工艺要求,对比了合格支柱绝缘子和缺陷支柱绝缘子的外观形貌特征差异。分析认为缺陷支柱绝缘子并未按照正常工艺制做,而是将法兰附件敲掉、二次胶装后再重新投入使用的废旧瓷柱。依据对比分析得到的形貌特征差异,提出了该类缺陷支柱绝缘子现场隐患排查的关键技术要点,并利用此方法开展了全网隐患排查专项工作。最后,借助外观检查、弯曲试验和法兰附件拆解等试验和检测的结果,证实了本文推测结论的正确性,也检验了所提出排查方法的可行性。     

空心瓷绝缘子机械特性的试验分析研究

选用空心瓷绝缘子作为试品,利用动态电阻应变仪,分析空心瓷绝缘子在弯曲负荷、内压力负荷及两者联合作用下的应力和应变变化规律。试验结果表明：弯曲负荷试验下,随着弯曲负荷的增加,轴向应变不断增大,基本呈线性增加,下端径向受力状态与轴向相反,拉应力增长的速率稍大于压应力;内压力试验下,随着内压力的增大,轴向和径向应变不断增大,上端和下端部位的轴向应变变化一致性较好,且稍微小于径向应变;弯曲负荷和内压力联合作用下,拉应力状态的应变大于单独负荷作用的应变,而呈压应力状态的应变则小于单独负荷作用的应变,下端拉应力侧受力状态由轴向拉应力和径向压应力转变为轴向径向均为拉应力,考核将会更加严酷;推荐选择以相对较大弯曲负荷为基准,进行拉伸弹性模量、压缩弹性模量和泊松比的测量。     

受压瓷绝缘子的强度与瓷件尺寸的关系

内部受压空心绝缘子的破坏圆周应力可用有限元分析计算.前文已叙述了用破坏应力和不同尺寸绝缘子的受应力体积来计算韦伯尔系数的新方法.发现破坏应力和前文从瓷棒的三点弯曲和绝缘子的悬臂弯曲试验所得到的破坏应力都遵循通用韦伯尔方程式的应力—体积关系.结果表明,韦伯尔系数7.0和单位体积强度12MPa/m~3是实验用上釉硅质瓷的典型值.     

交流盘形悬式复合瓷绝缘子试验研究及性能分析

复合瓷绝缘子作为一种新型绝缘子,已在部分输电线路上应用,为研究复合瓷绝缘子的性能,抽取两个厂家的20片样品,对复合瓷绝缘子开展表面结构测量、憎水性、绝缘电阻测试、工频耐压试验、空气中冲击击穿试验和机械破坏试验,进而对复合瓷绝缘子的性能进行分析。试验结果的发现复合瓷绝缘子憎水性达到HC1级、且具有良好的机械性能和耐工频交流电压性能,但是单片绝缘子没有通过空气中冲击击穿试验,在耐雷击水平上有所欠缺,其生产工艺、质量需进一步加强。