应用二维轴对称场有限元法的电站型MOA电位分布计算及均压设计

由于电站型氧化锌避雷器的上端电阻片承受电压过高,并随着避雷器安装高度减小而更为严重,导致上端电阻片电压承担率过大而易造成整台避雷器的损坏,因此计算并优化避雷器的电位分布具有重要的工程意义。本文将电站型,氧化锌避雷器的电位计算问题等效为分层均匀媒质的多介质闭域静电场问题,采用轴对称处理方法,建立二维轴对称场有限元模型,计算具有开域边界的电站型氧化锌避雷器的电位分布。以220 k V电站型,氧化锌避雷器为例,研究了底座高度、均压环位置等因素对整组电阻片电位分布的影响,并采用光纤电流法对均压后的避雷器电位分布进行实验测量。得出:底座高度超过2 m时,其对电压承担率几乎没有影响;优化高压端均压环的直径及套入深度可使避雷器的整体电位分布达到最优,得到较为合理的避雷器均压设计方案。     

超高压氧化锌避雷器的电位分布

本文以420kV氧化锌避雷器为例,介绍了测定阀片柱容性电流的方法和据其确定避雷器电位分布的方法;并介绍了改善均压效果的一些措施;同时还介绍了几种数据的处理方法,以及根据阀片的电容值和一毫安残压值进一步改善电位分布的方法。     

基于无线-电流法的氧化物避雷器电位分布测量与试验研究

提出了一种测量无间隙金属氧化物避雷器(MOA)电位分布的新方法:无线-电流法,并且研制出基于无线-电流法的避雷器电位分布测量系统,解决了采用传统光纤测量方法试验中各测点信号采集不同步、难以引出光纤等诸多问题。本系统可以同步获取避雷器各节点电位分布情况和所施加的试验电压值,实现数字化测量,通过应用此系统对500 k V氧化锌避雷器电位分布进行了试验,对测量结果进行了对比分析,结果验证了该方法的正确性和实用性。基于此方法研制的测量系统可以作为避雷器电位分布型式试验的工具,尤其对难以引出测量光纤如GIS用罐式避雷器的电位分布测量更加有效。     

安装高度对ZnO避雷器电位分布的影响

介绍了一种计算ZnO避雷器电位分布的解析法与数值计算相结合的方法,分析了避雷器安装高度对电压承担率的影响,提出了有效引线长度的概念,同时对悬挂在门型构架上的避雷器的电位分布进行了分析计算.     

500kV线路悬挂式有机外套氧化锌避雷器电位分布计算与优化设计

采用模拟电荷－表面电荷法对由三节组合成的５００ｋＶ线路杆塔悬挂式有机外套无间隙氧化锌避雷器的电位分布进行了数值计算，并对避雷器均压环的数目、半径、深入深度，避雷器在杆塔上的悬挂位置进行了优化设计，从而为５００ｋＶ线路悬挂式避雷器的工程设计提供了参考依据。     

均压环的尺寸对避雷器电位分布的优化

通过ANSYS软件对避雷器进行仿真计算,探讨与研究均压环的尺寸对避雷器电位分布的影响。利用优化结果,通过试验的方法,验证了仿真优化结果,确定了避雷器的电位分布不均匀系数。     

基于ATP-EMTP高阻地区变电站地电位升安全限值的确定方法

高土壤地区通常需要通过降阻来满足工程对接地电阻及地电位升的要求,但在某些地区采取措施后仍不能达到安全要求。依托某500 kV变电站接地网设计工程,在避雷器安全性分析的基础上,研究并提出了提高变电站地电位升限值的方法。首先,通过仿真计算软件ATP-EMTP建立了500 kV变电站地电位升高引起的氧化锌避雷器反击模型,进而计算地电位升高时避雷器的能量吸收;其次使之与避雷器允许最大流通容量进行对比,得到避雷器耐受地电位升值;最后校验了二次电缆、接触电压和跨步电压的安全性能,得出了本站地电位提升可行的结论。     

金属氧化物避雷器在不同环境条件下的电位分布

本文第一部分提出了金属氧化物避雷器(以下简称为ZnO避雷器)在正常条件下电位分布的半解析计算方法。当然,传统的方法例如有限元法也是可以使用的,但本文提出的方法更适合于一般性的计算。其分析有可能与集中参数R、L、C电路相结合。环境条件例如避雷器表面的污秽或覆雪有可能破坏避雷器正常条件下的电位分布,这是一种复杂的现象。本文对人工污秽、自然污秽及覆雪条件下避雷器的电位分布做了试验性测量并对主要特性做了说明。     

750kV交流金属氧化物避雷器均压环结构对避雷器电位分布的影响研究

750 kV交流系统用复合外套无间隙金属氧化物避雷器在杂散电容的影响下电阻片轴向电位分布极不均匀,承担电压负荷过高的电阻片会加速劣化、导致避雷器损坏;通常采用在避雷器高压端安装均压环的方式改善其电位分布。采用有限元计算方法,对避雷器采用不同罩入深度、环径、管径的均压环时的电位分布补偿效果进行了研究,分析了电阻片的最大荷电率和沿避雷器电阻片轴向的电位分布,得到优化的750 kV交流金属氧化物避雷器的均压环结构参数,并总结了结构参数对避雷器电位分布的影响,为避雷器均压环的设计提供了参考依据。     

额定电压780kV特高压交流避雷器电位分布计算与测量

适当降低避雷器额定电压可优化绝缘配合,降低特高压变电站的过电压水平或降低对设备的绝缘水平,提高工程经济性。但额定电压的降低代表避雷器内部电阻片荷电率升高,影响其电位分布均匀性。为了定量分析降低额定电压的特高压交流电站用避雷器的电位分布特性,以Y20W-780/1526型UHV MOA样机为研究对象,基于电场数值计算方法,在Ansys软件中建立3D有限元仿真模型,对5种均压电容配置方案的避雷器电位分布进行计算,选取电位分布最优的配置进行试验实测。试验采用无线测量系统,在一柱电阻片间布置36只传感器,通过测量电阻片的电流承担率反映避雷器轴向电位分布情况。对比仿真计算与试验实测结果得出两者的电位分布曲线变化趋势基本一致,最大相对偏差7.32%。考虑电阻片任意组装时电容分散性对避雷器电位分布的影响,计算出Y20W-780/1526型避雷器电位分布不均匀系数为1.129 6。验证了均压环、法兰及外套尺寸结构等条件不变的前提下,通过合理配置均压电容,可降低额定电压的特高压交流电站用避雷器满足技术规范中电位分布不均匀系数不应大于1.15的要求,研究结果可为特高压交流电站用避雷器降低额定电压设计提供参考。     

六氟化硫罐式无间隙金属氧化物避雷器的研究

阐述了 GIS用避雷器设计中应考虑的主要问题 ;介绍了内部电场的布置形式及大面积电场、小面积电场的场强计算公式 ,并对电极形状与表面粗糙度之间的关系进行了说明 ;详细介绍了电位分布的要求、均压罩形状与电位分布之间的关系及罐体压力设计时应考虑的因素 ;论述了 GIS用避雷器热稳定性的依存关系、几种情况下的放热特性及材料性能对产品性能的影响。最后提出了装配对环境的要求     

500kV无间隙MOA电位分布分析及其均压化措施

采用静电场数值计算的模拟电荷法 (CSM)和电路分析中的节点电压方程法对 50 0 k V无间隙 MOA阀片承担的电压进行了分析。分析结果表明 ,上节元件两端和下节元件靠近地端的阀片承担较大的电压 ,这与该 MOA解剖结果一致。为改善此 MOA阀片承担电压的均匀性 ,对可能采用的几种措施用此种分析方法进行了仿真研究。并提出了“场 -路”结合思想 ,电场计算部分不仅可采用 CSM,也可采用有限元法 (FEM)、有限差分法 (FDM)等其它数学方法。本方法也为三维场转化为轴对称场或平行平面场提供了一种有效的途径。     

雷击下金属氧化物避雷器ATP仿真模型分析

在雷电冲击下,对金属氧化物避雷器的动态特性和仿真计算中等效模型的建立进行了分析。讨论了采用分段线性法、单指数和多指数函数拟和法、线性和非线性混合拟和法分析金属氧化物避雷器伏安特性的优缺点。指出金属氧化物避雷器在电磁暂态计算程序(ATP)中宜采用Pinceti模型,在金属氧化物电阻片中电阻非线性的计算宜采用多指数函数拟和法。     

BP神经网络在MOA故障诊断中的应用

介绍了BP神经网络在MOA故障诊断中的应用情况。运用Matlab神经网络工具箱对避雷器故障进行训练,比较可知,采用改进的自适应修改学习率算法,具有较好的网络收敛性能和稳定性,并且能够有效解决局部最小问题,但是隐含层神经元数目只能通过试凑法得到。实例分析表明,运用神经网络方法能较为准确诊断避雷器故障,能够有效地克服单纯隶属函数对正常运行工况的误诊断。     

特高压交流1000kV瓷外套避雷器的研制

介绍了特高压交流1000 kV瓷外套避雷器的性能参数、结构及试验等情况。避雷器由五节元件串联组成,内部采用四柱电阻片并联结构,电阻片组间加装均流电极。对1000 kV避雷器抗震性能的模拟计算和试验,得到了1000 kV避雷器的机械设计结构。对1000 kV避雷器电位分布的模拟计算和测量,得到最大电位分布不均匀系数为9.6%,电流分布不均匀系数小于5%。研发的1 000 kV避雷器通过了0.2 g的抗震试验及63 kA的压力释放试验,已在特高压交流试验示范工程应用。     

750 kV敞开式变电站和输电线路避雷器配置的优化研究

在电力系统中,避雷器的配置直接影响系统过电压和绝缘配合,对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。研究了750 kV变电站的避雷器配置对输电线路工频、操作过电压以及变电站设备节点上雷电侵入波过电压的影响,并校验了这些过电压情况下避雷器的动作负荷。根据计算结果,得出:将变电站避雷器统一配置为Y20W-600/1380型避雷器,设备的绝缘裕度和系统过电压满足要求,并均衡了避雷器的动作负荷;将变电站避雷器统一为Y20W-600/1421,仍然满足设备的绝缘裕度和系统过电压要求;通过调整设备间距和设备位置,可考虑将出线高压电抗器旁避雷器简化掉。     

避雷器在输电线路防雷中若干问题的探讨

采用线路避雷器是提高输电线路耐雷水平的一项重要措施。笔者对应用于输电线路防雷中的避雷器所通过的雷电流,避雷器与线路绝缘子(串)间的绝缘配合以及避雷器的安装问题进行了分析和总结,并建议应进一步开展线路避雷器在不同状态下保护水平的研究工作。     

110kV小型化GIS用SF_6罐式(单相)无间隙金属氧化物避雷器的设计

介绍了110kV小型化GIS罐式(单相)避雷器结构、特点,对避雷器的电场、电位分布和机械强度进行了计算,并指出内部绝缘气体压力确定的原则。通过试验验证,避雷器的结构设计是合理的,达到了小型化的目的。     

无间隙金属氧化物避雷器运行状态特征参数温度特性研究

无间隙金属氧化物避雷器(MOA)的运行状态监测是保证电力系统可靠运行的重要措施,由于MOA运行状态参量受环境温度影响,会造成对MOA状态判断不准确,引发严重事故。研究了MOA运行状态主要监测参量随温度的变化特性,揭示了状态参量变化与温度、荷电率及电阻片几何尺寸的关系。持续运行电压下,在20℃～60℃范围内,直流U1mA、工频参考电压随温度单调递减,交流泄漏单调递增;全泄漏电流具有微弱的正温度系数,随温度的升高而缓慢递增,而阻性电流分量随温度变化增长更快。在80%～90%荷电率下运行,MOA的阻性电流IR、功率损耗P随温度的升高和荷电率的增大单调快速递增。     

避雷器及其比例单元的散热特性研究

研究避雷器及其比例单元的散热特性是考核避雷器热稳定性的关键。基于引起MOA温升的主要因素,试验研究了在工频电压加热、方波冲击电流及烘箱加热等不同试验条件下MOA及其比例单元的散热特性,并运用工程有限元软件ANSYS建模解析,给出了相应的散热时间常数和降温曲线。试验及解析结果表明:加热方式对MOA的散热特性影响较大,考核比例单元与整只MOA的热等价性时应保证加热方式和加热时间相同;相同外套等结构下,比例单元的轴向散热能力强于整只MOA,为了保证比例单元的散热能力等价于整只MOA,必须采取隔热措施,特别是注意限制比例单元的轴向散热能力;利用ANSYS建立的有限元模型解析结果与试验结果基本一致,可以作为进一步研究的辅助手段。