强风作用下复合空心绝缘子的电场计算

高压断路器进出线的复合空心绝缘子主体长约8~10 m,弹性模量远小于瓷绝缘子。复合空心绝缘子在强风下会产生风偏,风偏量受风速大小和工作自身弹性模量影响。大幅风偏是否会引起复合空心绝缘子内外电场强度的畸变,劣化内外绝缘鲜有研究。由于高压复合空心绝缘子成本高,投运时间短,退运下来的样品较少。文中采用有限元分析的方法模拟强风工况,进行电场计算。针对750 kV断路器复合空心绝缘子在强风下振动的1阶模态振型,计算绝缘关键区域的电场强度,阐明风偏对接地屏蔽电极附近的电场畸变的危害最大,并给出了风速阈值。文中指出应该监测强风地区的风速、玻璃钢管的工作温度以及复合空心绝缘子的风偏量。     

特高压直流复合支柱绝缘子均压环的优化设计

均压环是改善复合绝缘子电位分布和电场分布直接而有效的方式,在特高压输电系统中极其重要。为此,对特高压直流复合支柱绝缘子的电位分布和电场分布进行了计算,引入了大均压环表面、护套沿面、高压端金具表面和小均压环表面等处的最大电场强度作为优化参考量,并探讨了各均压环参数和各优化参考量间的联系,分析了大小均压环各参数优化的相互影响,拟定了大小均压环各结构参数的优化顺序,提出了特高压直流复合支柱绝缘子均压环优化方法。并以±1 100 kV直流空心复合支柱绝缘子和±800 kV直流实心复合支柱绝缘子为例,建立了电场计算模型,对其均压环进行了优化设计。改进后的优化方法能够较快、有效地找到满足条件的优化方案。     

输电线路均压环安装工艺检测方法*

加装均压环是改善复合绝缘子电场分布的有效措施。复合绝缘子均压环还有引弧、防止金具电晕、降低芯棒端部场强等作用。面对海量的复合绝缘子均压环安装工艺的排查，现有人工排查的方式已不能满足要求。随着无人机精细化巡检技术和图像识别技术的发展，利用无人机机巡图像结合深度学习目标检测方法，可实现架空输电线路复合绝缘子均压环安装工艺检测，对海量复合绝缘子均压环安装工艺进行排查。     

基于电场法的复合绝缘子内绝缘带电测试方法探讨

基于电场法检测原理,主导研发了复合绝缘子内绝缘缺陷带电检测仪。为了验证在带电检测过程中,电场探头与复合绝缘子的轴向距离不同对检测结果的影响,采用该仪器对良好的110kV复合绝缘子进行3组检测。检测结果表明,电场探头与复合绝缘子的轴向距离不同对检测结果影响较大,电极靠近复合绝缘子时电场强度较大,反之则电场强度较小。采用电场法带电检测复合绝缘子周围电场强度时,探头在沿复合绝缘子轴向移动中应保证其到绝缘子的距离不变,同时检测电极须沿切割电场线方向运动。     

复合绝缘子导线端串联玻璃绝缘子对其电场分布的改善

为改善复合绝缘子电场和电位分布,基于有限元法,以复合绝缘子和玻璃绝缘子串联组合使用为例,建立了输电线路复合绝缘子三维电场计算模型,提出了一种改善复合绝缘子电场分布的新方法,研究了在不同电压等级的复合绝缘子导线侧串联玻璃绝缘子后复合绝缘子表面电位和电场分布的改善情况。计算结果表明:复合绝缘子导线侧串联玻璃绝缘子后,降低了复合绝缘子导线端承受的电压,消除了畸变电场,改善了复合绝缘子端部的电场分布,并推荐了不同电压等级的复合绝缘子导线侧需串联的玻璃绝缘子片数。110kV电压等级复合绝缘子串联玻璃绝缘子的人工污秽试验表明:串联玻璃绝缘子后,绝缘子串的闪络电压明显提高,而闪络梯度变化不大,这是由于玻璃绝缘子的均压作用使得高压端电位均匀,对绝缘子的闪络起弧起了一定的抑制作用。220kV和500kV电压等级的复合绝缘子可以此作为参考。     

±800kV线路直流复合绝缘子均压环结构研究

为控制复合绝缘子表面电场,用有限元法建立的输电线路直流复合绝缘子三维电场计算模型研究了影响复合绝缘子表面电位和电场分布的因素及均压环的半径、管半径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场角度得出了合理的均压环结构参数。针对特高压复合绝缘子的电场分布特点提出的一种应用于±800kV直流复合绝缘子的大小双均压环结构参数的计算结果表明,双均压环可更好地改善绝缘子端部电场分布。该研究结果可供设计±800kV直流特高压线路的外绝缘参考。     

均压环安装错误对电场分布的影响

复合绝缘子的结构特点导致其电位分布不均匀,两端金具附近具有强电场区。某供电公司因为施工中的错误安装,导致110kV的复合绝缘子均压环安装在端部护套上,运行中发生绝缘子均压环对端部金具的放电。本文对这种错误安装均压环的110kV复合绝缘子电场进行了计算,结果表明采用错误的安装方式时,电场畸变较为严重,其最大电场远远超过了硅橡胶表面能承受的最大场强,导致出现放电烧蚀现象,强电场加速了复合绝缘子有机硅橡胶的老化。     

架空输电线路220kV复合绝缘子闪络故障分析

某地区220kV架空输电线路复合绝缘子连续发生2次闪络故障,对闪络后复合绝缘子进行了干湿工频耐压、水煮及验证等试验;并用ANSYS仿真软件,分析了光纤复合架空地线(OPGW)对绝缘子电场分布情况的影响,针对加装不同曲率半径的重锤形均压环,进行了电场分布仿真分析。认为由于安装在复合绝缘子串高压端的重锤均压环曲率半径太小,其外侧上边边缘电场分布过于集中诱发了局部放电,导致复合绝缘子发生闪络故障。     

超高压同塔双回输电线路复合绝缘子电位分布研究

沿绝缘子串电场分布不均匀,确定并控制绝缘子串电位分布特别重要.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超高压输电线路复合绝缘子三维电场仿真计算模型,从而计算得到了沿复合绝缘子的电位、电场分布曲线.分析讨论了均压环、绝缘子型号对复合绝缘子电位、电场分布影响的规律和特点.结果显示:均压环对复合绝缘子两端附近电位、电场分布改善效果显著,安装了均压环后绝缘子各部分电场强度更小,沿绝缘子电位分布更为均匀;不同吨位的复合绝缘子电位分布稍有不同,绝缘子靠近高压端电位分布基本一致,靠近接地端相同长度绝缘距离大吨位绝缘子承担电压较高.     

覆冰复合绝缘子电场分布的研究

为研究覆冰复合绝缘子的电气特性,基于ANSYS有限元法建立了330 k V覆冰复合绝缘子模型,分别模拟仿真了干、湿覆冰情况下,不同空气间隙位置及冰棱长度对覆冰复合绝缘子的沿面电场、电位分布的影响,并与清洁复合绝缘子进行比较分析。结果表明:与清洁复合绝缘子相比,覆冰明显畸变了复合绝缘子的沿面电场和电位分布;当覆冰未完全桥接大伞裙间时,随着冰棱长度的增长,对沿面电位和电场分布的畸变程度越严重。当融冰过程中形成水膜时,覆冰复合绝缘子的沿面电场和电位分布进一步畸变,此时更容易发生局部放电。     

塔头复合绝缘子均压环优化配置分析

为优化分析复合绝缘子串均压环的配置,针对输电铁塔塔窗结构的特点,使用模拟电荷法和间接边界元相结合的电磁场混合方法,以某紧缩型330 kV输电铁塔为例,分析了悬于其上的复合绝缘子高压端电场强度受均压环的影响规律及均压环表面电场强度的变化规律。分析结果表明:增加均压环管径和减小环径可减小复合绝缘子高压端端部和均压环表面的最大电场强度,而绝缘子高压端端部最大电场强度随均压深度的增加先减小后增加。     

谐波电场法在±800kV直流复合绝缘子在线检测中的应用

特高压直流输电线路将在我国电能长距离传输中占有重要的地位,线路复合绝缘子的带电检测将是特高压直流输电主要维护工作之一。为此评述了复合绝缘子在线检测技术的现状,提出采用谐波电场法实现±800kV特高压直流复合绝缘子内绝缘导通性故障的在线检测,并基于Cygnal公司F040型号高性能单片机研制出了谐波电场检测仪。实验室和现场测试结果表明:良好绝缘子和故障绝缘子的纵向谐波电场分布规律符合一般意义上的电场法检测原理的要求,谐波电场法能够应用于±800kV特高压直流复合绝缘子内绝缘缺陷的带电检测,所研制的谐波电场测试仪能够准确给出绝缘子纵向相对谐波电场分布规律,可连续检测100串绝缘子,每串绝缘子的伞裙数最大为510个,无线通信技术的应用提高了现场检测的便利性。     

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。     

谐波电场法带电检测直流绝缘子

挂网运行的直流绝缘子数量越来越多,其检测问题日益突出。分析认为,合成绝缘子内导通性故障及零值瓷绝缘子是最难发现、最危险的故障。文中研究了这类故障直流绝缘子的带电检测问题,提出利用直流绝缘子串周围谐波电场带电检测直流绝缘子的新方法,即谐波电场法,并进行了可行性试验与灵敏度分析。现场与实验室可行性试验表明,谐波电场法能够对直流绝缘子进行在线检测。理论分析表明,该方法灵敏度较高,能有效地给出低于一定阻值的零值瓷绝缘子和合成绝缘子内绝缘导通性故障信息。谐波电场法的提出为直流绝缘子带电检测提供了有力手段。     

交流电场对复合绝缘子覆冰过程的影响

电场对输电线路绝缘子覆冰过程的影响不可忽视。以复合绝缘子FXBW-35/100为试品,分别进行了带电与不带电人工覆冰试验,分析电场对复合绝缘子覆冰过程的影响。结果表明：电场对绝缘子覆冰的影响体现为对水滴的吸引作用和泄漏电流的热效应。电场强度小的地方吸引作用明显,而电场强度大的地方热效应明显;带电覆冰时,冰凌中的气泡增多会向复合绝缘子的芯棒弯曲;低压端附近冰密度较大;高压端附近冰密度较小;冰厚的增长速度会出现饱和;冰重随电压的增长有一个先增加后减小的过程;带电覆冰时会出现稳定燃烧的电弧,这容易损伤绝缘子。     

带电检测合成绝缘子故障的试验研究

叙述了运行中合成绝缘子环氧玻璃纤维芯棒内部及芯棒与护套界面上电致碳痕故障的发生和发展过程。在实验室进行的模型试验研究以及对一些早期运行的合成绝缘子故障的分析,说明了这种故障存在的可能性。采用电场分布测量的方法可对这类故障进行在线检测。介绍了故障绝缘子轴向电场分布的计算结果和特点,并给出了实验室检测试验的结果。     

A Novel Method for Live Detection of Faulty Direct Current Insulators

Considerable work has been done on the live detection of faulty elements in the insulators of overhead AC transmission lines but very little on their dc equivalents. One method that has proved successful for the AC case is the measurement of the electric field along the insulators, parallel to the axis and at the rims of the sheds (composite insulators) or of the insulators in a string (porcelain insulators). The DC transmission-line voltage will always include ripple; therefore, it was considered possible that the field due to the ripple component, the ldquoharmonic electric field,rdquo could be used in a similar manner. This has proven to be the case as demonstrated by the results of the experiments, both in the field and the laboratory, which are presented in this paper. Field measurements showed that the harmonic electric field could be measured under live conditions and provide repeatable results, both on composite insulators and on porcelain insulator strings. Laboratory measurements of the harmonic electric field were made along healthy composite insulators and some with artificial faults, and along strings of healthy porcelain insulators and strings with a faulty insulator included. The results of laboratory experiments showed that the faults could be identified and located effectively.     

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。     

均压环对复合绝缘子电场分布影响的研究

建立数学模型计算了复合绝缘子的沿面电场分布,利用有限元法计算了220kV线路复合绝缘子不安装均压环及安装不同形状尺寸均压环时沿面场强分布和电位分布。分析了均压环各因素变化对电场分布改善效果的影响,指出环径和罩深对端部电压分布改善效果明显,管径对电场分布改善效果好,根据各因素的综合影响,推荐了220kV复合绝缘子均压环的结构参数。