500kV复合绝缘子串并联间隙结构优化研究

运行经验和试验结果表明,现有规程推荐尺寸的并联间隙存在保护失效的情况。提出一种新型的500kV复合绝缘子串并联间隙,采用单球拍-半跑道形状,XC为700 mm,XP为700 mm。经过高压试验,验证了新型并联间隙接闪雷电和转移疏导电弧的能力;采用ANSYS仿真软件,研究了装设新型并联间隙时绝缘子串表面的电场分布;经过对比和优化,提出采用加装均压环的方式,即在高压端加装一个椭圆形均压环和一个圆形均压环,在低压端加装圆形均压环,提升新型并联间隙均匀电场的能力。     

1000kV输电线路玻璃绝缘子串均压环优化设计

控制绝缘子串电场强度及电位分布是保证线路绝缘子运行可靠性的关键问题。为控制绝缘子串表面和高压端金具电场强度,采用有限元法,对玻璃绝缘子串电场强度及电位分布进行计算。基于控制变量法,研究了大小均压环的安装位置、环径及管径对电场强度的影响,从控制电场的角度得到大小均压环的合理参数。计算结果表明:加设大小均压环的前1/10长度玻璃绝缘子串承担电压比例由44.6%降至28.8%,下降百分比为48.86%;均压环、玻璃绝缘子及高压端金具表面最大电场强度分别为6.4 kV/cm、4.6 kV/cm、4.2 kV/cm远小于空气击穿场强。     

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110 kV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。笔者对这种错误安装均压环的110 kV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。     

110kV线路复合绝缘子并联间隙的工频电压与电场分布计算

针对中国110 kV输电线路遭雷击闪络后工频续流损坏绝缘子及其金具,导致线路事故的实际情况,开展了110kV架空线路并联间隙防雷保护装置的研究.应用三维有限元法分别对110kV交流单联悬垂串和双联悬垂串复合绝缘子在均压环、均压引孤环和角形电极下的工频电压和电场分布进行了计算.计算结果表明,设计的并联间隙使复合绝缘子串的...     

220kV线路雷击闪络限制器对复合绝缘子电场分布的影响研究

根据220 kV同塔双回输电线路线路实际结构,考虑铁塔、分裂导线、均压环、Zn O电阻片的介电性和导电性等因素的影响,采用时谐电场三维有限元计算方法,以对比的方式研究了220 kV架空输电线路雷击闪络限制器对复合绝缘子串、均压环电位及电场强度分布的影响;研究结果表明,闪络限制器提高了电位及电场强度沿复合绝缘子分布的均匀性,降低了复合绝缘子电场强度最大值;限制器使上均压环表面场强略有增加,使下均压环表面电场强度略有减小,但电场强度最大值远低于限制值。     

一种绝缘子检测机器人的电场分析及优化设计

基于500 kV交流输电线路上的双串悬式瓷绝缘子串,对自主研制的一款超、特高压绝缘子检测机器人的典型部件周围的电场分布进行了仿真计算,分析了部件形状、尺寸以及所携带的电场测量探头对局部最大电场强度的影响规律,进而给出了机器人部件形状、尺寸及电场测量探头的优化设计。研究结果表明:机器人导向机构金属支撑杆端部电场较大,非常可能引发放电,采用绝缘材料后,可大大降低其表面最大场强;控制箱进行倒角处理或采用球形结构可大大降低其表面最大场强;电场测量探头直径不宜超过10 cm,与绝缘子伞裙间隙应大于1 cm。     

护套破损及污秽对35 kV复合绝缘子电场影响的仿真研究

复合绝缘子被广泛应用于输电线路中,在长期高温、盐雾、鸟啄等工况下,会产生护套破损及表面污秽等缺陷,威胁电力系统正常运行。本研究基于FXBW4-35/70棒形悬式复合绝缘子,仿真分析了不同破损位置、长度、宽度、深度及表面存在污秽情况下的电场分布特征,结果表明：低压侧护套破损时场强畸变严重,达到2.11 kV/cm;随着高压侧护套破损长度及宽度增加,破损处最大场强畸变率分别为27%及84%;破损处场强随破损深度增大而升高,最严重时场强畸变率可达70%;湿污会进一步提升电场强度,其影响程度随电导率的增加而增加,0.5 S/m时破损处场强值高出正常值1.5倍,并通过实验验证了仿真结果的正确性。研究绝缘子护套破损及表面污秽情况下的电场分布特征对绝缘子绝缘状态诊断等具有重要意义。     

330kV线路复合绝缘子电位和电场分布的有限元计算

应用有限元法计算分析了330kV输电线路复合绝缘子干燥洁净状态下的电位和电场分布,讨论了杆塔和导线对绝缘子串的电位和电场分布的影响。计算结果表明,绝缘子串中靠近导线侧和高压侧10%的部分电场畸变严重,高压导线的存在使绝缘子电位分布相对均匀。杆塔对高压侧场强影响更显著,“有杆塔和导线”时高压侧最大场强相对“有杆塔无导线”时高压侧最大场强降低了60%左右。     

加装瓷绝缘子元件对330kV耐张复合绝缘子串电场的影响分析

为提高330 kV耐张复合绝缘子串的绝缘水平,通过电场分析,对绝缘子串不安装均压环、单独安装均压环或均压屏蔽环、同时安装均压环和均压屏蔽环以及加装一片xp-100瓷绝缘子等五种情况下的电场分布做了仿真计算。结果说明,均压屏蔽环对于降低绝缘子串连接区、连接金具、均压环及导线上的电场强度有显著作用,但其自身的电场强度却无法降低。在绝缘子串下端加装一片盘型悬式瓷绝缘子可有效降低均压屏蔽环上的电场强度,有助于提高绝缘子串的绝缘水平。     

500kV线路避雷器电场分析及优化设计

分析了带串联间隙线路避雷器的电场分布,根据电场分析的结果,指出了要控制导线同绝缘子串首端连接金具的表面场强,需对均压环的尺寸和均压环的罩入深度等进行优化设计,从而达到改善场强分布的效果。通过试验验证,设计出较为理想的均压环尺寸及罩入深度。     

±500kV直流耐张塔悬垂串电位分布与均压特性研究

确定±500kV直流耐张塔防雷改造中的防风偏绝缘子串电位分布对输电线路安全稳定运行特别重要。为了验证防雷改造中Y型悬垂串电位分布,运用Ansys仿真软件,建立了±500kV直流耐张塔防雷改造的三维静电场计算模型。分析了避雷器、均压环、分裂导线和绝缘子串型对悬垂串电位分布的影响。通过研究高低压侧均压环环径、管径和相对位置对悬垂串电位和场强分布的影响,确定了高低压侧均压环结构的合理参数。结果表明,避雷器、均压环、分裂导线和绝缘子串型对悬垂串电位分布有重要影响;通过对高低压侧均压环结构参数的优化,防风偏绝缘子串电位和电场分布更加均匀。     

特高压换流站可控消能装置均压环优化设计

在总结特高压直流输电电场分析及均压环设计研究的基础上，通过模拟实际工况添加人工边界，将可控消能装置电场求解转化为在有界场域内的恒定电场问题，采用有限元分析中的直流传导场进行可控消能装置电场分布计算及均压环优化设计。对于导体与电介质电阻率差别太大导致的电位、场强发散问题，根据单元电阻的分压关系确定各电极电位，通过将不同介质的电导率同时增大相同的数量级加以解决。计算结果表明在可控消能装置未加装均压环时电场分布极不均匀。通过调整均压环的结构尺寸、安装间距、安装数量，以计算结果小于起晕场强为判据，最后得到均压环的结构参数及安装方案，使得可控消能装置整体及均压环表面最大场强控制在合理范围内。     

复合绝缘子表面异常发热现象分析及其抑制措施

近年来高压输电线路复合绝缘子异常发热频繁发生,对电网安全运行产生严重影响;但目前对其深入研究不够,通常把复合绝缘子异常发热同内绝缘缺陷简单对应,从而盲目采取更换等处理措施,造成人力物力极大浪费。为此,对某500 kV输电线路复合绝缘子大面积异常发热现象进行分析,通过试验分析发现其属于护套表面异常发热,与内绝缘缺陷无直接关联。试验结果表明:随着端部场强增大,异常发热温升增大,表层污秽去除后,异常发热现象消失。提出调整均压环配置来抑制复合绝缘子表层发热,通过带电作业方式实施后,现场运行复合绝缘子异常发热现象明显下降。     

穿刺电极式避雷器在10 kV配电线路中的应用研究

主要通过以穿刺电极外串联间隙避雷器及P10,P20及PS15 3种瓷绝缘子作为研究对象,通过按照绝缘配合要求,选择并联避雷器的U50%雷电放电电压比被保护绝缘子的U50%雷电放电电压低20%～30%及《DL/T 815—2012交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器》中对于10 k V外串联间隙金属氧化物避雷器的间隙距离选择要求两种方式,对穿剌电极避雷器的间隙距离选择进行试验探究;并通过comsol有限元分析软件对穿刺电极避雷器安装前后线路的电位及电场变化情况进行分析,得出穿刺电极避雷器的通用间隙距离的选择,且穿刺电极避雷器的安装使用对原线路的电位及电场影响较小,不会影响10kV配电线路的正常运行。     

特高压交流棒形悬式复合绝缘子的研究

介绍了特高压交流架空线路用1000kV系列棒形悬式复合绝缘子的研究、设计及试验等情况。以硅橡胶为基料,进行了改性配制的研究试验,结果表明,伞套材料的耐电痕化和蚀损性能与分子量、硫化剂、填料及加工条件等有关,但填料对其影响最大;由两个复合元件组成的复合绝缘子对电场分布没有任何改善,同时元件连接处不加装均压环时,会引起局部的场强集中,尤其是由1/6和5/6两元件组合而成的复合绝缘子,故采用整体单只复合绝缘子比由两个元件组合而成的复合绝缘子好;均压环配置采用大、小均压环结构,可以最大限度地改善绝缘子端部金具与硅橡胶复合界面处的电场分布,对防止电晕、电蚀,提高绝缘子运行可靠性十分有利。     

电力工程输电线路电气性能试验

本文针对某地区110kV输电线路特点,设计了复合绝缘子并联间隙安装方案,通过一系列电气性能试验,验证了设计的110kV输电线路复合绝缘子应用并联间隙能满足运行要求。     

进口500kV复合绝缘子断裂原因分析与研究

对X.M公司、M.K公司和D.H公司产500 kV复合绝缘子的断裂原因分析、试验、研究、论证和模拟仿真电场分布理论计算,结果表明:X.M公司的复合绝缘子存在严重的质量问题;M.K公司的复合绝缘子在采取措施后可以继续使用;D.H公司非标加工的500kV/300kN级复合绝缘子,其芯棒密实性、渗透性能不符合标准要求;建议500 kV复合绝缘子应选用耐酸芯棒,优质、合理的硅橡胶配比胶料,经高温硫化的伞套材料;采用迷宫形端部金具密封结构及高温硫化硅橡胶模压密封,且护套整体厚度至少≥5 mm;对500 kV复合绝缘子下端部50 cm区域内适当增加护套厚度;对均压环的环径和管径大小最佳尺寸以及安装位置,还需试验验证,以优化合理配置均压环,确保有效提高复合绝缘子的使用寿命,确保500 kV线路电网的安全运行。     

用于35kV架空线路复合绝缘子串的引弧并联间隙的研究

针对35 kV架空线路因雷击造成的复合绝缘子损坏和导线断线等问题,进行了引弧并联间隙的研究,提出了引弧并联间隙的尺寸要求.大量的冲击和工频特性试验表明,引孤并联间隙能够有效保护复合绝缘子串和导线免受工频续流电弧的蚀烧;计算了线路的雷击跳闸率,建议在原线路绝缘的基础上适当提高线路绝缘距离后,再加装引弧并联间隙.     

±800kV直流复合横担塔斜拉复合绝缘子均压环优化设计

输电线路复合横担铁塔能有效提高其风偏闪络、鸟粪闪络和覆冰闪络性能,降低杆塔高度和提高导线对地距离等优点,在特高压输电线路中得到了实际的运用。但根据现场运行经验,发现复合横担铁塔斜拉绝缘子的均压环固定螺栓有轻微电腐蚀,可能是由于该处电场强度较高,在一定的环境条件下易发生电晕放电。因此建立了±800 kV直流输电线路复合横担铁塔三维仿真模型,研究了双均压环结构下大均压环管径、环外径和抬高距对斜拉复合绝缘子、支柱复合绝缘子、均压环和固定螺栓表面的电场分布的影响。根据绝缘层和金具表面控制电场强度要求值对大均压环结构参数进行优化设计,然后按照优化方案对实际线路进行了改造,现场运行情况良好。本结果可供±800 kV直流输电线路复合横担塔斜拉绝缘子均压环的运行、维护和改造提供参考。     

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。