高压支柱瓷绝缘子力学特性分析及断裂机理研究

高压支柱瓷绝缘子断裂故障时有发生,对电力系统的安全稳定运行造成了严重的影响。结合对高压支柱瓷绝缘子的力学特性及断裂事故统计的分析,提出了弯曲力矩作用下和结冰膨胀下的瓷绝缘子断裂模型,系统地研究了瓷绝缘子的断裂机理。基于热-结构耦合场理论,建立了支柱瓷绝缘子的有限元数值计算模型,分析了不同弯矩载荷下和胶装区域发生不同程度结冰膨胀时支柱瓷绝缘子的应力分布情况及所受的最大拉应力变化规律,计算结果有效地验证了本文提出的瓷绝缘子断裂模型。该研究成果可为瓷绝缘子的安装设计和运行维护提供有效的理论指导和技术支持。     

水平安装支柱瓷绝缘子断裂故障及弯曲负荷分析

由于运行环境恶劣,管型母线用瓷支柱绝缘子断裂事故时有发生,严重威胁着电网安全可靠稳定运行。介绍了一起500 kV变电站35 kV融冰管母户外瓷支柱绝缘子发生"多米诺骨牌"式断裂,导致管母大面积脱落的事故。现场勘查发现,融冰管母支柱绝缘子为水平安装方式,B、C相绝缘子全部断裂,管母脱落,A相1只绝缘子断裂,管母未脱落。随机抽检A相未断裂的4支柱绝缘子的抗弯曲负荷强度,分别为7.96 kN、10.89 kN、9.72 kN和10.89 k N,未达到设计要求12 kN。另外,瓷支柱绝缘子存在无露砂、无胶装缓冲层、水泥胶合剂有大气孔以及法兰铸铁强度低等质量问题是造成管母大面积脱落的主要原因之一。计算分析了不同工况下水平安装支柱绝缘子的抗弯曲负荷。计算结果表明:水平安装对支柱绝缘子的抗弯曲负荷要求高,12 kN的抗弯曲负荷设计要求无法满足"N-1"(1个支柱绝缘子断裂)故障情况下的应力要求,建议选用支柱绝缘子垂直安装的方式。     

动态载荷下支柱瓷绝缘子的应力特征研究

支柱瓷绝缘子的脆性断裂故障给电力系统的安全稳定运行造成了严重的影响,而支柱瓷绝缘子在动态载荷下的运行条件要更加恶劣,断裂故障亦更加频繁。为分析动态载荷下支柱瓷绝缘子的应力特征分布规律,基于热-结构耦合数学模型建立了支柱瓷绝缘子有限元数值仿真模型,并分别建立了相应的动态风力、短路电动力和地震动态载荷的数学模型,对动态风力、短路电动力和地震波作用下的应力特征及最大拉应力动态变化特征进行计算分析。     

35kV支柱瓷绝缘子机械性能研究

高压支柱瓷绝缘子是发电厂和变电站常用电气设备之一,其质量直接影响着电网安全运行。支柱瓷绝缘子主要对刀闸支柱和硬管母线起机械支撑和绝缘作用,弯曲破坏负荷和扭转破坏负荷是支柱绝缘子重要的性能指标。以35 k V支柱瓷绝缘子为样品,对绝缘子样品进行弯曲破坏验、扭转破坏试验和冻融循环试验以及瓷柱的微观结构分析。试验结果表明:支柱瓷绝缘子扭转破坏负荷和弯曲破坏负荷试验后,发生断裂的瓷柱断面位置和形状有明显的不同;冻融循环试验后支柱瓷绝缘子的扭转破坏负荷未见明显变化,而弯曲破坏负荷明显降低;通过XRD图谱发现,试品支柱绝缘子的瓷柱材料为硅质瓷; SEM测试结果发现瓷柱中有较多的分布不均的带状气孔,气孔的形状和数量不仅影响绝缘子的机械性能,还与其抗温度变化的性能有一定的相关性。     

低温环境下支柱瓷绝缘子力学特性分析及临界裂纹尺寸研究

高压支柱瓷绝缘子的断裂会对电力系统的安全稳定运行带来严重威胁,而支柱瓷绝缘子的断裂事故在冬季低温环境中尤为多见。为分析低温环境下支柱瓷绝缘子的力学特性,建立了支柱瓷绝缘子的热-结构耦合有限元模型及胶装区域孔隙结冰膨胀的数值计算模型,计算分析了不同环境温度下、不同位置和不同程度结冰膨胀时的应力分布规律及相应的最小临界裂纹尺寸变化规律,研究表明:环境温度的降低、膨胀程度的增大可导致支柱瓷绝缘子所受的最大拉应力随之增大,最小临界裂纹尺寸则相应地逐渐减小。本文研究成果可为支柱瓷绝缘子在低温环境下的运行维护及健康状况评估提供理论参考和技术支持。     

一起220kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂事故的原因分析

分析表明,造成某变电站一支220 kV隔离开关支柱瓷绝缘子断裂的主要原因是制造质量不良,恶劣气象条件的作用和普通石英质瓷的特性则是此次断裂事故的诱因.超声探伤(爬波)检测对于发现支柱瓷绝缘子缺陷存在一定的局限性,对于怀疑存在机械性能缺陷的支柱瓷绝缘子,条件许可时,应通过机械破坏负荷试验以及孔隙性试验进行确认.     

支柱瓷绝缘子地震受损分析及缺陷检测方法

分析了地震后支柱绝缘子的缺陷特征,对震后支柱瓷绝缘子进行现场检测,得到了地震位置与时间变化对缺陷影响的规律。结果表明:1)地震引发的故障缺陷以裂纹为主,发生在瓷套根部区域;2)支柱绝缘子缺陷数目随着与震中距离呈现下降趋势;3)瓷体中的微裂纹会随着时间的推移逐步扩大成显性裂纹。研究成果为支柱瓷绝缘子震后处理提供技术支撑。     

220kV输电线路支柱绝缘子断裂故障研究分析

电缆终端塔上支柱绝缘子将电缆引下线与塔身保持安全距离,运行时长期承受扭曲弯矩、自身重力及自然条件的影响,断裂故障偶有发生。基于某起220kV输电线路电缆终端塔支柱绝缘子断裂故障,进行深入分析,探讨导致绝缘子根部断裂的深层次原因,并据此制定应对举措,避免类似事故发生,以提升输电线路安全运行水平。     

瓷绝缘子支撑平台端面不平引起的断裂研究

为研究支柱瓷绝缘子构架支撑平台端面不平引起的运行绝缘子断裂现象，通过某500 kV海缆终端站支撑瓷绝缘子断裂案例，运用宏观检查、尺寸测量、材质分析、孔隙性试验等技术方法，从材料、环境、结构等方面进行了讨论，并利用仿真软件分析断裂成因。检测中发现，瓷绝缘子支撑平台整体倾斜约为0.115°。结果表明，瓷绝缘子支撑平台端面倾斜引起上方的绝缘套管组件重心偏移，使得支持绝缘子承受压力和拉拔力的双重作用，在上述力共同作用下所产生的剪应力是导致瓷绝缘子断裂的主因，并据此给出了相应的预防措施。     

高压支柱瓷绝缘子异常发热原因分析及预防措施

针对某变电站35 kV主变闸刀支柱瓷绝缘子异常发热问题,通过分析加压模拟测温、直流泄漏电流检测、绝缘电阻测试和超声波检测试验的结果,初步认为支柱瓷绝缘子异常发热的原因是瓷绝缘子内部存在疏松或裂纹等结构缺陷。为此,对该瓷绝缘子进行了解剖检查和空隙性吸红试验,结果表明瓷绝缘子内部确实存在疏松(黄芯)、裂纹缺陷。最后,对该瓷绝缘子异常发热问题,提出了一系列预防措施以供借鉴和参考。     

激励入波角度对瓷支柱绝缘子振动检测的影响研究

研究了利用振动检测法对220 kV瓷支柱绝缘子进行故障诊断时,激励力的入波角度对检测结果的影响。首先,利用SolidWorks建立瓷支柱绝缘子三维模型,针对正常、下故障、上故障三种绝缘子,采用有限元数值仿真分析了在不同入波角度下的绝缘子轴向振动响应和激励方向总的振动响应特性。然后研制了瓷支柱绝缘子故障模拟实验台,实测了正常、下故障、上故障三种绝缘子在不同入波角度激励下的振动响应加速度。仿真和实测结果表明,入波角度对绝缘子轴向振动响应的影响较小,但对激励方向的振动响应存在较大影响,导致频谱图中出现新的波峰,进而对缺陷判断产生影响。     

支柱绝缘子断裂原因分析及其隐患排查方法

母线支柱绝缘子一旦发生断裂,极可能导致母线坠落等严重事故。针对QF变电站220 kV母线支柱绝缘子断裂事件,根据支柱绝缘子制作流程和工艺要求,对比了合格支柱绝缘子和缺陷支柱绝缘子的外观形貌特征差异。分析认为缺陷支柱绝缘子并未按照正常工艺制做,而是将法兰附件敲掉、二次胶装后再重新投入使用的废旧瓷柱。依据对比分析得到的形貌特征差异,提出了该类缺陷支柱绝缘子现场隐患排查的关键技术要点,并利用此方法开展了全网隐患排查专项工作。最后,借助外观检查、弯曲试验和法兰附件拆解等试验和检测的结果,证实了本文推测结论的正确性,也检验了所提出排查方法的可行性。     

特高压支柱瓷绝缘子弯曲强度可靠性分析

特高压工程在电气、机械和运行可靠性方面对支柱绝缘子提出了更高的技术要求。从统计学角度提出产品强度设计与配合方面的一些新思路,分析了常规设计方法与笔者推荐的设计思路下瓷支柱绝缘子弯曲负荷试验时的损伤概率,提出:提高特高压瓷支柱绝缘子可靠性的关键是降低瓷材料的分散性;元件设计时,若瓷材料由于工艺等原因的限制分散性较大,可通过提高法兰和水泥胶装结构的强度提高元件可靠性;整柱设计时,非等裕度强度配合可以有效提高瓷支柱绝缘子的可靠性。     

我国绝缘子的发展现状及应考虑的问题

介绍了我国交直流悬式瓷、玻璃和复合绝缘子以及变电站和换流站支柱瓷、复合绝缘子和空心瓷、复合绝缘子及套管制造技术的发展历程和技术水平。并结合我国绝缘子的运行经验、制造技术水平以及对技术的认识,提出了不同类型绝缘子在制造、设计、选型、运行方面应考虑的问题及建议。如:330 kV及以上支柱瓷绝缘子应采用等静压干法成型工艺;制造企业应控制悬式瓷和玻璃绝缘子的铁帽、绝缘件和水泥胶装剂机械强度的分散性;160 kN、210 kN、300 kN、400 kN、530 kN机械强度等级的绝缘子,应分别采用φ24、φ24或φ28、φ30、φ34或φ38、φ38或φ40芯棒制造绝缘子。超高压和特高压可选该系列中芯棒较大值。不能在同一电压等级采用同一直径的芯棒来制造不同机械强度等级的绝缘子。c级及以下污秽等级复合绝缘子的爬电系数(C.F)不大于3.2;d级及以上污秽等级爬电系数(C.F)不大于3.5;e级及以上污秽等级爬电系数(C.F)不大于3.8;等。     

1000kV交流变电站支柱和空心绝缘子污秽外绝缘设计的探讨

阐述了污秽外绝缘设计的基本方法及存在的一些问题,并在此基础上推荐出了变电站绝缘子污秽外绝缘的设计方法。对于1000kV变电站支柱和空心绝缘子进行污秽外绝缘设计,考虑到现场污秽中所含CaSO4对污耐受电压影响较大,进行了等值附盐密度校正,最后给出了1000kV变电站支柱和空心绝缘子的污秽外绝缘配置,建议Ⅲ级污秽等级1000kV瓷空心绝缘子的结构高度为11.0m～12.8m、支柱绝缘子的结构高度为9.3m～10.5m、复合空心绝缘子的结构高度为8.8m～10.2m。     

关于棒形支柱瓷绝缘子的冲击机械强度

胶装好的户外棒形支柱瓷绝缘子机械强度的基本指标,是最小抗弯破坏力。这个指标仅仅表明了绝缘子的静态负荷强度,并且是通过静态试验来检验的。但是在绝缘子的工作过程中,不仅要受到静态负荷的作用而且还要受到动态负荷的作用。同时,正如运行经验所表明,高压电器支柱绝缘子的破坏常常发生在这些电器的操作过程中,即     

支柱瓷绝缘子裂纹数值建模及应力强度因子研究

针对瓷绝缘子等复杂几何模型中三维裂纹建模困难的现状,提出了一种新型的三维裂纹实体数值建模法,通过平板半椭圆形表面裂纹应力强度因子的数值解和理论解的对比分析,验证了提出的裂纹实体建模法的有效性。基于有限元理论,建立了支柱瓷绝缘子的数值仿真模型,计算了瓷绝缘子在无缺陷状态下的应力分布情况,应用本文的裂纹建模法建立了瓷绝缘子的表面裂纹,分析了瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子随裂纹尺寸以及裂纹所在位置的变化规律,获得了易导致断裂的危险裂纹尺寸和裂纹危险分布区域,为电力系统中瓷绝缘子的运行维护提供理论指导和技术支持。     

1000 kV交流系统用棒形支柱瓷绝缘子研究

在国家发展1 000 kV特高压输变电网络的情况下,作为配电设备的关键产品-棒形支柱瓷绝缘子的国产化,是电瓷行业面临的主要任务。根据输变电系统对棒形支柱瓷绝缘子的技术要求,介绍了1 100 kV棒形支柱瓷绝缘子的设计、计算、制造、试验等试制情况。根据产品的使用特点,对瓷绝缘子配方进行了改进;同时,对1 100 kV棒形支柱瓷绝缘子的结构抗震稳定性进行了计算。试验结果表明,产品通过了所要求的定型试验。     

±800kV支柱瓷芯复合绝缘子与瓷绝缘子 仿真计算比较研究

采用有限元计算方法,分别对瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子在静力及地震动作用下进行计算,对比分析了两种绝缘子在静力及地震谱作用下的位移和应力。在相同外载作用下,±800 kV瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子的最大位移基本一致,瓷芯复合支柱绝缘子应力均匀变化,而瓷支柱绝缘子应力变化较大,瓷根部位置以及伞裙根部的应力值均大于70 MPa。     

绝缘子运行可靠性对电力系统安全运行的影响

<正> 一、前言线路绝缘子、电站支柱绝缘子、瓷套和套管(以下简称绝缘子)质量的优劣,在运行中的维护如何,直接关系到电力系统的安全,影响到各用电户的供电可靠性。例如我局毛集35kV变电站1981年5月9日,高压室内10kV汇流排A相户内支柱绝缘子(ZA—10型)发生污闪,10kV母线单相接地。迫