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。     

雾霾天气下动车组车顶绝缘子积污特性研究

动车组高速运行过程中车顶绝缘子周围产生的高速气流影响其表面积污规律。为了在实验室中模拟雾霾天气对车顶绝缘子的污闪特性影响,研究了不同空气质量指数(AQI)条件下在网运行动车组车顶高压隔离开关绝缘子表面积污特性,并进行分析比较。试验结果表明:不同AQI条件下,绝缘子伞裙表面等值盐密(ESDD)及灰密(NSDD)均出现在绝缘子中上部伞裙,不同伞裙表面污秽分布具有一定的波动性;除底部伞裙外,其余伞裙上表面ESDDE及NSDD均大于下表面;伞裙表面积污量与AQI呈正相关,其中AQI对ESDD的影响较显著。     

覆冰地区复合绝缘子电场分布研究

运行经验表明,复合绝缘子防冰闪能力较差,而绝缘子闪络与其空间电场分布密切相关。为了对覆冰地区复合绝缘子电位电场分布进行深入研究,借助于有限元软件,参考试验数据建立220 kV覆冰复合绝缘子模型,对不同覆冰情况下的电场分布进行仿真计算。结果表明,由于冰棱的存在,大伞间气隙处电场强度畸变严重,沿大伞冰棱表面的轴向路径最易发生闪络;绝缘子大伞间隙长度对冰闪电压有较大影响,通过改变绝缘子伞裙结构参数分析电场变化,并给出高压端大伞间隙推荐长度。     

高速气流场下列车车顶绝缘子积污特性研究

为研究列车处于高速运行状态时车顶绝缘子的积污特性,建立了车顶绝缘子外部3维流场模型,研究了高速气流作用下车顶绝缘子周围的流场特性。结合数值模拟和现场实测,分析了车顶绝缘子表面的积污分布及其影响因素。结果表明:高速气流通过改变车顶绝缘子外围的气流分布进而影响污秽颗粒的碰撞特性,导致绝缘子两端部伞裙的积污比中间伞裙严重,伞裙上、下表面的污秽规律有较大差异。     

增爬裙安装位置对支柱绝缘子闪络特性的影响

增爬裙可以改善支柱绝缘子表面材质特性及伞形结构,从而被广泛使用。而目前的研究少有提及增爬裙安装位置对绝缘子电气特性的影响,使得变电站支柱绝缘子在增爬裙的安装运用方面缺乏一定的理论依据。以ZSW-110型典型支柱瓷绝缘子为对象,首先运用有限元电场仿真软件建立绝缘子仿真模型,分析了支柱绝缘子沿面电场在不同增爬裙安装位置下的特性,继而利用人工雾室开展了污闪特性试验,对比了不同增爬裙安装位置下的支柱绝缘子闪络特性。研究结果表明:增爬裙对绝缘子沿面电场分布有显著影响,且其安装在顶部高压端时,绝缘子伞裙沿面电场的畸变程度最严重,当安装增爬裙于绝缘子中部或者底端时,增爬裙对绝缘子电场畸变的影响程度较小;加装增爬裙后绝缘子的闪络电压可提高22%左右,工程中尽量将增爬裙安装在支柱绝缘子中间或者下部。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。     

藻类附生对35kV绝缘子式限压器电场分布影响研究

绝缘子式限压器兼具雷电防护与绝缘支撑双重作用,相比于普通绝缘子,潮湿环境下绝缘子式限压器表层附生藻类对伞裙表面电场及闪络电压影响更大。笔者采用Ansoft仿真计算软件建立35 k V绝缘子式限压器二维电场计算模型,研究表层附生藻类生长位置、生长状况、天气情况等因素对伞裙表面电场分布作用规律。计算结果表明:绝缘子式限压器电场呈"W"形分布,相比于限压段,绝缘段承受了较大的电压和场强;场强最大值出现在下金具上沿,在下限压段护套与金具的交界处出现一个电场峰值;藻类附生越靠近下限压段电场畸变越严重,上限压段附生藻类时,电场分布和清洁伞裙大致相同,但球窝处场强减小;雨天情况下,导线侧金具与伞裙交界处的极大值无明显变化,但绝缘段场强增幅较大,藻类生长位置与水带交界处电场畸变严重,闪络风险较高。研究结论为新型绝缘子式限压器在暖热高湿地区的应用与维护提供理论参考。     

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。     

复合绝缘子伞裙破损状态下的电位电场仿真研究

为研究复合绝缘子伞裙破损对电场强度和电位分布的影响,以FXBW4-10/70型绝缘子为研究对象,应用有限元ANSYS软件分别建立了不同破损程度、不同破损位置的三维仿真模型,使用静电场分析法计算了相应沿面和干弧路径上的电位和电场强度。结果表明:低压型绝缘子电位分布相对均衡,且受长短伞裙影响呈阶梯状下降趋势;沿面路径上的最大场强出现在导线端伞裙尖端处;在伞裙与柱体的交界处,会发生场强的局部增加,靠近高压端的伞裙下表面的场强畸变最大;在分析不同破损程度时,沿面最大场强并不随着破损程度增加而增加,而是受沿面尖锐程度影响,但随着破损程度增加,低压端场强变大,绝缘子电气性能下降;在分析不同破损位置时,伞裙根部破损时电场畸变更大,沿面最大场强也大于尖端破损和中部破损,因此伞裙根部破损的危害性更大。     

基于Ansoft的雨滴分布对绝缘子表面电场影响研究

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Ansoft Maxwell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,得出了伞裙表面未分布雨滴时,伞裙上表面电场分布情况。接着通过仿真分析得出了不同数量雨滴、不同电导率雨滴以及雨滴间相互作用对伞裙表面电场的影响规律。最后归纳总结,提出相应的优化建议,以提高电力系统运行可靠性。     

冰雪环境下复合绝缘子有限元分析

为了分析冰雪环境下复合绝缘子附近电场分布的变化情况,使用Ansys有限元软件对覆冰与覆雪同时存在的复合绝缘子进行了相关分析。通过对不同伞群伞径、伞间距、雪高度、冰棱长度等情况进行系统分析,得出覆冰和覆雪都会使得复合绝缘子的电场分布发生一定畸变,其中覆雪相对于覆冰来说对于复合绝缘子影响较弱。并且通过对不同伞群结构的复合绝缘子仿真分析得出,同样大伞间距时大小中小大的伞群结构对绝缘子覆冰、覆雪的电场畸变有很好的缓解作用,更加适用于常年处于冰雪天气下的地区。     

车顶用柱式复合绝缘子风载下的试验与分析

电力机车车顶用柱式复合绝缘子风洞试验分析结果表明:电力机车在不同的运行速度下,其车顶用柱式复合绝缘子的主体挠度形变量及伞裙变形角度不同,机车时速越快,主体挠度形变量及伞裙变形角度就越大,但所有产品挠度形变量均小于2mm,伞裙变形均在3mm范围内,伞裙变形角度均小于2°,停风后,伞裙恢复均在1mm以内。在产品结构高度一致时,其形变量主要取决于绝缘子伞裙的形状、数量、迎风面积和主体直径的大小,停风后的伞裙恢复取决于伞裙形状设计及伞套材料的配比。     

覆冰、污秽条件下复合绝缘子电场分布研究

复杂环境中共存的覆冰、污秽等因素对电力系统安全运行构成极大威胁,对复杂环境中的复合绝缘子电场分布进行研究具有重要工程价值和意义。本文借助于有限元软件,以220 kV交流复合绝缘子为例,分别对覆冰、污秽状态下的绝缘子电场分布情况进行了仿真分析。仿真结果表明,随冰棱长度的增加,电场畸变越加严重,当冰棱桥接伞裙时,冰棱外沿表面最大电场强度增大两个数量级,已远远超过起晕场强;湿冰条件下电场变化趋势较之干冰条件时无明显变化,但畸变更加严重;污秽条件下,干燥带的存在使得伞群和护套交接处电场畸变严重,但畸变程度不足以引发局部放电。最后提出在污秽、覆冰共存区域,应采用单伞大爬距的绝缘子,以提高闪络电压。     

风沙环境下动车组车顶绝缘子冲蚀磨损的仿真研究

为研究动车组车顶支柱绝缘子不同部位的冲蚀磨损情况,采用RNG K-epsilon湍流模型及离散相模型,实现了对绝缘子冲蚀磨损的数值模拟。仿真结果表明,绝缘子伞裙边缘的磨损速率随位置的变化呈"M"状分布,最大磨损位置为45°角附近;仿真结果与试验验证结果能够较好吻合,可为风沙环境下绝缘子结构的优化及运行寿命预测提供依据;伞裙迎风面各部位的冲蚀磨损率随着气流速度及沙尘颗粒粒径的增大而增大,且最大冲蚀磨损率位置向外侧偏移。     

动车组车顶硅橡胶支柱绝缘子闪络特性的试验研究

车顶支柱绝缘子作为动车组牵引供电系统最为重要的外绝缘设备之一,将受电弓与车顶进行电气隔离。列车在运行过程中,动车组车顶的支柱绝缘子会暴露于自然空气中,在不同的自然气候环境下其伞裙表面也会主要呈现干燥、湿润及污秽3种不同状态,而且在高速气流下,绝缘子表面极容易吸附污秽。硅橡胶复合绝缘子具有良好的憎水性,电力系统普遍选用其作为车顶支柱绝缘子。为探究它们在不同环境下的绝缘特性,在高压实验室对试品绝缘子分别进行干闪、湿闪、污闪试验,获取相应的闪络电压。结果显示,此种绝缘子污闪电压远低于干闪和湿闪电压,且呈现伞裙表面污秽等值盐密越高,污闪电压越低的趋势。因此,及时清理绝缘子表面污秽,使其始终保持低污秽覆盖的状态,对列车稳定运行及车厢内乘客安全有重要意义。     

覆冰绝缘子伞群结构优化有限元分析

为了探究不同伞群结构下复合绝缘子覆冰情况时绝缘子附近电场的变化情况,使用ansys有限元软件对覆冰复合绝缘子进行了相关分析。通过对覆冰绝缘子不同伞群结构的电场进行系统分析,得出加大顶伞和大伞伞径会改善覆冰绝缘子整体伞群尤其是第一大伞的电场分布情况,但伞径并不是越大越好,随着伞径的增加空气间隙电位差会有所增大进而削弱增大伞径的改善能力,除此之外对不同的小伞伞径情况也做了相关分析,为常年处于冰雪天气下的绝缘子选型提供了一定的参考。     

10 kV防雷绝缘子引弧板参数对绝缘子电场与电位分布的影响

10 kV线路中,采用并联间隙绝缘子是有效地防雷手段之一,雷击时通过引弧板疏导工频电弧在引弧板端部燃烧,从而避免了电弧对绝缘子串和绝缘导线的破坏。绝缘子安装引弧板后会对绝缘子电场强度分布和绝缘子伞裙的电位分布产生影响,使用有限元法建立绝缘子的三维模型,分析在工频电压下引弧板各个参数对绝缘子电场强度以及伞裙电位的影响,力求寻找最佳的引弧板结构既不影响其防雷性能又能使绝缘子的电场和电位均匀分布。结果表明:引弧板合适的伸出边角度、罩入深度和引弧板宽度有利于改善绝缘子的电场和电位分布;引弧板与导线的空间角度和引弧板弯折处的曲率半径都会对绝缘子最大电场强度产生影响,从而影响了线路的雷击跳闸率。     

带附件系统瓷支柱绝缘子的电位和电场计算

为了研究安装附件系统对绝缘子电位和电场分布的影响,以110kV瓷支柱绝缘子为研究对象。利用有限元分析软件,分别考虑了在干燥和存在湿污层的情况下,计算并比较了有无附件系统时支柱绝缘子的电位和电场分布。最后通过干闪和污闪试验比较了有无附件系统时绝缘子的闪络电压。结果表明:在干燥情况下,安装在高压侧的附件内部电势衰减变慢,附件内部的电场降低,安装附件使得电场最大值降低了26. 6%。有湿污层存在时,第一个伞裙前端附近的场强下降最多,距离高压侧较近的其余伞裙前端附近的场强也有不同程度的下降。安装附件使泄漏电流值减少了17. 27%。安装附件之后,工频干闪电压提高了5. 9%,污闪电压提高了22. 06%。仿真结果与试验结果表现出良好的一致性。     

基于红外光谱和憎水性的运行复合绝缘子老化特性

复合绝缘子广泛应用于输电线路中,运行年限也越来越久,长期挂网运行的复合绝缘子同时受到运行环境和自然条件的影响,致使复合绝缘子老化问题越来越受到人们的关注。选取不同运行年限的110kV复合绝缘子作为研究对象,通过对伞裙材料进行憎水性测试和红光光谱分析,研究复合绝缘子老化特性及老化机理。结果表明:复合绝缘子沿串伞裙老化呈非均匀性分布,两端伞裙表面老化严重,中间位置伞裙老化程度较轻。上伞面老化严重,下伞面老化较轻;伞裙内侧较外侧老化严重。     

基于流体力学仿真的绝缘子空气动力结构多参数优化设计初探

为了提高线路绝缘子在重风沙环境下的绝缘性能,最大限度发挥新型空气动力绝缘子的防污特性,基于绝缘子基本结构,提出了4个伞裙结构参数,并针对这些结构参数进行了基于流体场特性的优化设计仿真。4个伞裙结构参数作为优化设计输入参数,上层伞裙下方的矩形截面平均空气流速作为输出参数,分别以上层伞裙2个参数和下层伞裙2个参数各为1个影响因子组合,利用ANSYS Workbench平台进行流体力学计算和响应面优化设计。结合其他设计要求、经验和响应面优化结果,新型空气动力防污绝缘子外形结构的参数建议值可选取:上层伞裙半径L1为190 mm,上层伞裙小伞棱高度H1为8.7 mm,下层伞裙的半径L2为156 mm,下层伞裙在水平方向上的下倾角α为13°。     

基于流体力学的绝缘子自清洁结构设计

复合绝缘子运行过程中存在污秽累积和腐蚀硅橡胶伞裙的问题,绝缘子清洗也存在难度大成本高的问题。本文基于流体力学提出了一种适用于复合绝缘子的新型伞裙结构,从而达到提高绝缘子自洁能力的目的。这种伞裙主要依靠空气流过绝缘子时的循环运动来除去附着在绝缘子伞裙表面的沉积污秽物,通过空气动力结构的优化设计使得较大体积的颗粒物也能够被气流自然带离。该设计能够较好的应用于具有疏水性的硅橡胶涂层,试验结果表明当气流流过新型硅橡胶伞裙时,下降气流的速度总是大于上升气流的速度,从而使得颗粒沉积时间达到最短。结合硅橡胶的良好疏水性以及伞裙结构优势带来的良好自清洁性可以提高复合绝缘子的使用寿命。