±800 kV“U”型SF_6气体绝缘穿墙套管绝缘性能分析

±800 k V特高压直流穿墙套管是我国±800 k V直流输电工程中的重要电力设备,但鲜有文献对其设计和绝缘结构优化进行报道。将金属屏蔽式"U"型结构用于穿墙套管设计,分析了±800 k V直流穿墙套管的实际运行环境和参数,同时将有限元分析方法应用于特高压直流穿墙套管的三维电场模拟。电场仿真结果表明:金属屏蔽条件下套管复合绝缘子表面电位和电场分布更加均匀,因此金属屏蔽式套管可实现其结构的紧凑型设计。另一方面,金属屏蔽式结构套管高场强区域主要集中在内部金属屏蔽和外部均压环区域,讨论了套管闪络电压与绝缘距离之间关系。     

GIS绝缘子表面金属丝闪络前的局部放电特性

GIS绝缘子表面的金属颗粒是一种常见的缺陷类型,且被认为是引起现场GIS绝缘子沿面闪络的重要原因。因此,对绝缘表面金属颗粒引起的局部放电情况进行监控,就可以有效地预测绝缘子的闪络几率,从而减少绝缘故障的发生。以220 kV GIS支柱绝缘子上的固定金属丝为例,研究了绝缘闪络前表面金属丝造成的局部放电的各项特性,包括视在放电量、脉冲重复率、相位分布情况等随时间的变化规律。研究成果给变电站现场的局部放电检测和闪络故障预测提供了可靠的实验数据,对于提升预测的准确性和GIS设备运行的安全可靠性具有重要的意义。     

《高压电器》“GIS/GIL用环氧复合绝缘件研究”专题征稿启事

正SF_6气体绝缘金属全封闭开关设备、管道母线等(GIS、GIL)广泛用于超、特高压输电系统和大中城市的配电系统中,已成为建设智能电网的首选设备。其中,环氧复合材料绝缘件(如环氧复合盆式或支柱绝缘子、绝缘拉杆等)是GIS/GIL等设备的重要组成部分,也是制约设备绝缘水平的核心部件,其性能决定了GIS/GIL等设备的经济性,也成为制约超特高压GIS/GIL等设备可靠性的关键部件。工程运行     

基于有限元和神经网络方法对220kV盆式绝缘子屏蔽罩结构优化设计

针对GIS中盆式绝缘子,提出了一种优化其屏蔽罩结构参数的方法。这种方法首先运用有限元方法对盆式绝缘子建立模型,并进行电场计算,然后以此确定了盆式绝缘子屏蔽罩结构优化目标;在此基础上,引入神经网络算法,利用BP神经网络拟合了屏蔽罩各结构参数与优化目标之间的关系,对屏蔽罩的结构参数进行了优化设计,得到最优结构参数,克服了传统穷举法计算量大、消耗时间长的缺点。实验结果表明,安装优化后的屏蔽罩,可以大大降低盆式绝缘子沿面最大场强,有效改善盆式绝缘子沿面电场不均匀程度。     

±500kV换流站直流场电场分析及金具表面电场计算

分析了直流和交流电压下绝缘介质内部电场的分布特性。通过支柱绝缘子的二维轴对称模型对比了是否考虑绝缘支柱内部恒定电场情况下,支柱绝缘子均压环表面的电场分布情况。根据对比结果,选择表面场强较大的情况作为直流场的电场分析方法,以考虑较为极端的情况。以昭通±500 k V换流站为研究对象,根据其直流场的实际模型,建立有限元仿真模型,通过计算得到了直流场内出现较大场强的部位以及对应的场强值。对这些金具的起晕校验结果表明所选直流场在电晕控制方面存在较大裕度。本研究对直流场金具的优化设计提供了一定的指导。     

棒形悬式复合绝缘子内部缺陷对电场分布的影响

为了对棒形悬式复合绝缘子断裂事故原因进行分析,借助于有限元软件,建立了220 kV复合绝缘子几何模型,对有内部缺陷存在时电场分布特性进行仿真分析。结果表明,气隙周围局部电场增大,且护套内外表面畸变程度不同,存在一个场强梯度,易引起护套击穿;随着气隙长度的增加,电场畸变程度有减弱趋势;水气渗入气隙后,绝缘子护套内外表面电场均减小,但仍存在较大场强差值。电场畸变严重将引起局部放电,若进一步发展会沿电场方向造成碳化通道,加上腐蚀性气体的影响,绝缘子机械性能会大大降低,易引起断裂。     

污秽条件下复合绝缘子电场仿真研究

根据实际运行的复合绝缘子,在有限元软件中建立220 k V复合绝缘子几何模型,分析了不同天气条件下污秽绝缘子周围电场分布及干燥带的影响。计算结果表明,复合绝缘子表面均匀覆盖湿污时,其轴向电场畸变严重,易引起局部放电;当伞裙边缘有雨滴滴落时,伞间气隙减小使得雨滴下边缘更易起晕,绝缘子闪络概率增大;干燥带对污秽绝缘子轴向电场有明显畸变作用,干燥带表面场强显著增大,而干燥带两端的湿污层场强却呈现下降趋势;干燥带电阻率越大其表面场强越大;出现在护套表面的干燥带对电场分布的影响远大于伞裙表面;随着干燥带数目的增多,其轴向场强逐渐减小。     

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。     

水气浸入与护套受潮对复合绝缘子高压端内部气隙电场分布影响研究

为研究复合绝缘子高压端内部芯棒护套间气隙水气浸入和护套淋雨受潮对复合绝缘子高压端气隙电场分布特性的影响,应用有限元分析软件COMSOL建立了交流110 kV复合绝缘子气隙三维模型,分别计算了水气浸入,护套受潮,水气浸入与护套受潮共同作用,对气隙处电场分布的影响。结果表明:水气浸入时,气隙处电场强度会降低10%～24%,但水气溶解气隙处杂质形成的电解液电晕场强较低,对比空气状态下,水气状态更加容易发生局部放电。护套受潮时,气隙处场强畸变增强,且随着受潮程度的增加,电场畸变愈发严重,重度受潮时场强可提高64%左右,且护套表面水分子极化作用会使得芯棒和护套材料老化,降低绝缘性能,对比干燥气隙绝缘子,护套受潮使得局部放电可能性加大。水气浸入和护套受潮共同影响时,由于两者的联合作用,将会极大降低绝缘子的绝缘性能,使得局部放电可能性加大,材料老化加重,最终引发护套击穿和芯棒断裂。     

安装增爬裙对支柱绝缘子电气性能的影响研究

目前对支柱绝缘子增爬裙安装位置以及大小尺寸尚未有统一认识,现有的研究中报道较少,使得目前变电站绝缘子增爬裙的运用缺乏系统的理论支撑。以ZSW-110型瓷支柱绝缘子为对象,运用仿真软件建立了其真实模型,分析了增爬裙安装位置和伞径对绝缘子表面电场的影响,研究结果表明:安装增爬裙会加重绝缘子表面电场的畸变,且增爬裙安装在靠近电场较高的高压端时,绝缘子的电场分布畸变最为严重,而增爬裙安置在中间或者下端对绝缘子电场的影响很小;增爬裙直径不同会对支柱绝缘子的电位分布造成一定影响,且增大增爬裙的尺寸能够降低绝缘子伞裙的最大场强。研究结果对外绝缘配置以及防污闪措施的选择有一定的指导意义。     

表面应力分布对252 kV GIS盆式绝缘子机械性能影响的研究

针对252 kV GIS盆式绝缘子表面应力分布对其机械性能的影响建立了模型,并利用三维有限元分析软件对其进行仿真计算。为验证理论计算的有效性,搭建了一个盆式绝缘子水压试验平台。采用静态应变测试系统和应变片对盆式绝缘子在水压试验过程中其表面应力分布情况进行信号转换和数据采集。试验结果表明:水压强度为2. 5 MPa时,盆式绝缘子先从嵌件一侧脱落,沿两侧路径破裂至其弧面末端与内密封槽间的倒圆角处;试验中测得环氧树脂部分最先开裂位置的最大应力约为52. 25 MPa,且破裂位置与仿真计算结果一致;由于工艺上的不完善导致了破裂的起始位置为嵌件处,而不是树脂表面最大应力处。试验结果可为盆式绝缘子在结构上的优化设计提供参考,最终达到提高盆式绝缘子机械强度的目的。     

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。     

绝缘子电荷对充气高压直流装置绝缘结构电气强度的影响

<正> 在气体绝缘直流高电压紧凑电器中,支柱绝缘子的应用是非常有前途的,起决定作用的是有关环氧支柱绝缘子与主要气体间隙之间的绝缘配合问题。由于各种不同物理因素在绝缘子表面上可能形成不连贯的电荷,使电场分布异变,最严重情况下使绝缘子表面击穿。详细介绍了实验的方法,并列出了对支柱绝缘子表面产生不连贯电荷过程的研究结果。研究是在     

110 kV棒形悬式复合绝缘子绝缘包覆均压环设计与试验研究

复合绝缘子安装均压环后减少了高压端和低压端的电弧距离,易受鸟害的影响,发生鸟粪闪络事故.为减少鸟害故障的发生,采用绝缘包覆的方法对普通均压环进行绝缘化改造,首先建立了三维仿真模型,分析了复合绝缘子电场分布规律,然后设计并制作绝缘均压环,通过模拟现场运行条件,测量了复合绝缘子周围的电场分布以及均压环周围放电情况,最后模拟了鸟粪闪络模拟试验,测试了绝缘包覆均压环电气绝缘性能.研究结果表明:绝缘包覆均压环与普通均压环的均压效果基本一致,绝缘包覆层对复合绝缘子沿面电场分布影响较小,对均压环周围的电晕放电影响也微乎其微.在同等条件下,还一定程度上减小绝缘子表面的最大场强.人工模拟鸟粪闪络试验表明,绝缘包覆均压环可以显著提高复合绝缘子的鸟粪闪络电压,从而降低鸟粪闪络发生的概率.     

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。     

绝缘子几何形状的电场优化研究

由于绝缘材料上的场强不断增高,因此,计算机方法对高压设备的设计者也愈来愈有帮助。本文介绍了一些基于计算机辅助设计(CAD)概念的新算法,其算法能按绝缘子表面所给定的电场分布使绝缘子外形优化。这些算法己应用在某些绝缘子设计的实例中。通过实验研究发现,获得低切向场强的绝缘子并不是充分的,而尽量降低总场强的最大值却是必要的,尤其在空气湿度高的情况下更是如此。     

使用粉尘图法测量交流电压下GIS绝缘表面电场电荷分布的影响因素研究

粉尘图法是一种常用的绝缘表面电场电荷分布的测量方法,但其在应用时仍然存在一些局限性,且目前对于影响其使用效果的因素的研究也存在不足。本论文在实际的GIS支柱绝缘子模型上对粉尘图法的各项可能的影响因素进行了研究,并针对离线情况下使用粉尘图法时存在的不足,提出了在带电情况下使用粉尘图法测量绝缘表面电场电荷分布的方法。研究结果表明,交流电压下粉尘图法的作用效果受到粉尘种类、外施电压大小、绝缘气体种类和压强等多种因素的影响,在使用时必须严格控制实验变量;在带电情况下使用粉尘图法能够有效地反映绝缘表面的电场分布情况,具有重要的研究和应用价值。     

污秽不均匀性对绝缘子电场的影响

利用ANSYS有限元分析软件,对几种典型不均匀污秽绝缘子的三维电场及电位分布进行了计算;依据污闪放电机理,对干燥带出现后电场分布的变化及其位置的影响进行了计算。分析了污秽绝缘子表面电阻模型对电场及电位分布的影响,结果表明:污秽不均匀性对绝缘子电场分布影响显著。连接铁帽、钢脚的湿污秽区能削弱高压电极附近场强;上下表面不均匀污秽对绝缘子电位分布影响显著,周向不均匀污秽影响较弱。干燥带上场强与产生的位置有关,呈"U"形变化趋势。     

126 kV GIS三工位隔离开关用绝缘拉杆击穿故障分析

为了分析一起126 kV GIS三工位隔离开关用绝缘拉杆击穿故障原因,通过对绝缘拉杆进行外观检查、耐压及局放试验、X射线检测、解剖观察、电场仿真分析等试验,判定故障的主要原因为绝缘拉杆电场结构设计不合理。金属嵌件与真空浸胶管相交联的三界面场强位置未采取合适的电场屏蔽设计,导致三界面位置楔形气隙及附近气孔直接暴露在高场强下,产生局部放电,长期局放造成绝缘材料劣化,最终发生击穿故障。     

动车组车顶避雷器解体检查及电场仿真研究

为分析动车组避雷器炸裂原因，对炸裂和检测不合格的避雷器进行了解体检查，研究发现在阀片侧面存在电蚀痕迹，阀片上下表面存在白色粉末状物质，绝缘筒内表面存在树枝状放电通道。能谱分析表明，缺陷阀片表面的白色粉末状物质含有明显的氧元素，是内部受潮氧化所致。为分析其电树枝的形成原因以及内部水分对电场分布影响，建立了有限元仿真模型，对弹簧定位块位置偏移、绝缘筒存在电树枝和泄放口附近存在裂纹3种情况下的电场分布情况开展了仿真研究。仿真结果表明，弹簧定位块位置的偏移对绝缘筒内表面电场影响较大，当定位块紧贴绝缘筒时，场强为22.23 kV/cm,可在过电压作用下形成电树枝；电树枝对绝缘筒内表面电场存在畸变作用，电树枝一旦形成可进一步畸变电场，引导电树枝往前发展；在干燥情况下，泄放口附近裂纹对绝缘筒内表面场强影响不大，而当避雷器受潮时，裂纹端部场强可以达到26.1 kV/cm,可能引发局部放电，并引导电树枝往泄放口发展。