染污绝缘子放电空间电场时频特性研究

恶劣气象条件地区的污闪事故时有发生,而目前对污秽外绝缘放电机制的理解还不够全面。为揭示污秽绝缘子放电空间电场特性,该文提出了一种新的污闪预警方法。在前期研究基础上,开展了染污绝缘子放电空间电场波形监测试验,重点研究了空间电场波形的时频特征参量。对于时域特征,对空间电场信号有效值、峰峰值、峰值因子三个时域特征量进行了研究,获得了其与盐密、绝缘子闪络状态的关系;对于频域特征,对空间电场信号进行傅里叶分解,获得了不同试验条件下的频谱图,发现发生闪络时,绝缘子空间电场信号中谐波分量占比升高,并提出可用三次谐波因子来描述绝缘子污闪放电发展程度。研究成果可进一步揭示污闪放电机制,并为解决恶劣环境下输电线路污闪预警的实际工程问题提供技术支撑。     

污秽潮湿状态下钢化玻璃绝缘子周围电场分布

输电线路绝缘子闪络已经成为影响供电可靠性的重要因素,采取相关防污闪措施已经成为必须。本文基于静电场理论,采用有限元数值计算方法,建立了330k V钢化玻璃绝缘子的有限元模型。计算了杆塔及导线对绝缘子周围电场的影响、绝缘子表面电场分布和绝缘子表面电场强度分布。     

湿润复合绝缘子表面的电场分析

为了研究不同湿润条件下复合绝缘子周围的电场分布特性,笔者根据复合绝缘子上下表面不同憎水性等级时的湿润状态,建立了简化的三维计算模型,应用电场有限元计算软件ElecNet计算,比较了不同憎水性等级(水滴的形状参数不同以及分布状态不同)对复合绝缘子表面电场特性的影响,得出:复合绝缘子表面的电场与表面憎水性以及水滴分布状态有关;表面受潮形成的水滴或水带使水滴周围的电场急剧增大;伞裙下表面水滴周围的最大电场强度高于上表面;护套表面水滴对电场的增强程度远高于伞裙表面水滴对电场的增强程度。     

典型表面状态下的绝缘子空间电场特性研究

目前通常依靠监测绝缘子表面泄漏电流来实现污闪预警,该方法作为一种接触式在线监测手段,在可靠性、便捷性等方面仍有很大的提升空间,且已有研究指出可通过非接触方式进行有效监测。因此,文中研究典型表面状态下绝缘子空间电场分布特性,利用有限元仿真软件建立了普通支柱绝缘子的静电场仿真模型,对比分析了干燥、湿润、放电情况下的绝缘子周围空间电场的幅值大小及变化规律;利用人工污秽试验验证仿真结果。研究结果表明,不同表面状态下的绝缘子空间电场所反映的幅值大小差异明显,在表面湿润及有电弧爬电的情况下,空间电场垂直分量分别增长近50%和20%。研究结果可为输配电外绝缘的状态监测提供新思路。     

车顶绝缘子湿润条件下表面电场分布研究

针对冬季雨露、大雾天气下动车组车顶绝缘子闪络问题,利用电准静态场和有限元理论构建了动车组受电弓支撑绝缘子高压部件以及含水分车顶绝缘子的三维模型,研究了有分离水珠的绝缘子沿面电场分布特性,分析了洁净水膜及染污水膜对绝缘子沿面电场分布影响。研究结果表明:含水珠绝缘子对整体空间上的电场分布影响甚微,局部电场畸变强烈,最大场强达原场强6.31倍;绝缘子圆周方向上不对称,近支架端(0°)的最大电场最弱,远离支架端(180°)最大电场最强,最大场强随圆周角度增大而增大,且圆周上最大场强均超过空气电晕起始场强;憎水性丧失染污水膜出现后更易引起车顶绝缘子电晕放电,比洁净水膜的情况影响更剧烈。     

支柱绝缘子表面电场分布特性研究

为研究支柱绝缘子表面电场分布特性,经理论分析建立其有限元计算模型,获得了工程设计中所关心部位的电场强度分布。计算了3种典型支柱绝缘子理想情况下表面电场强度分布,并与增爬裙计算结果进行比较分析,结果表明,绝缘子两端电场强度较大,中间部位较低;增爬裙对其电场强度分布的改善没有明显的作用,电力线走向发生一定改变。     

冰雪条件下户外绝缘子的电场特性

在理论分析方面，采用有限元方法对户外支柱瓷绝缘子进行三角单元剖分，应用并修改FORTRAN语言电场计算程序，计算了无冰雪、冠雪、覆冰等3种情况下的电场分布，绘制了覆冰、冠雪较均匀情况下的等位线图。覆冰、冠雪是在较均匀的情况下，对电场计算结果进行了详细的分析，得到了最大场强点位置。对冠雪绝缘子与清洁（无雪）绝缘子的电场分布作了比较；分析了覆冰后电场分布的变化；对覆冰覆雪时的击穿场强进行了分析；并对提高绝缘子闪络电压的措施进行了探讨。     

动车组车顶绝缘子电场分布特性研究

动车组车顶绝缘子作为车顶的主要绝缘设备,其可靠性直接影响动车组的正常运行。文中基于ANSYS有限元软件分析了车顶绝缘子结构对其电场分布的影响,通过分析洁净状态下和水滴附着状态下绝缘子的电位和电场,得到伞裙结构对绝缘子电场分布特性的影响。结果表明,绝缘子顶部大小伞裙结构的不同配合方式会影响绝缘子的电场分布,尤其水滴附着状态下,绝缘子顶部采用大伞裙结构的会增加绝缘子电场强度,随着电场强度的增加,增加了绝缘子顶部发生局部放电的可能性。     

220kV瓷绝缘子(XP-160)串的空间电场分布特性及其影响因素仿真分析

绝缘子串的电压和电场分布研究对瓷绝缘子的相关设计和运行维护非常重要。笔者根据瓷绝缘子串的实际结构和工作条件,选择有限元数值计算方法建立三维电场仿真模型进行计算分析和总结。仿真结果表明:瓷绝缘子串绝缘子伞下棱对其表面电场影响较大但对绝缘子串空间电场影响较小;避雷线对瓷绝缘子串的表面及空间电场影响甚微;不同塔型、不同相导线及其分裂数、绝缘子串型式及绝缘子型式、绝缘子的表面状态对瓷绝缘子串的周围电场值有一定的影响,在仿真分析时需予于考虑。文中仿真结果可为输电线路的设计及绝缘子在线监测提供一定的借鉴。     

分离水珠对车顶绝缘子表面电场影响的仿真分析

车顶绝缘子是动车组的重要高压绝缘器件,起到支撑受电弓、汇流、隔离电位等作用。探讨洁净和含分离水珠的受电弓支撑绝缘子沿面电场的变化,利用有限元软件进行仿真分析,并通过对比洁净状态和含分离水珠状态的电位和电场的不同得到如下结论：在洁净状态下,随着与绝缘子柱体距离的增大,电位减小的速度越慢;与柱体的距离越近,高压端的电位越高,与柱体的距离越远,低压端的电位越高;分离水珠对绝缘子电场分布没有太大的影响,但是会引起绝缘子局部场强的畸变。     

重覆冰条件下防冰防雷绝缘子电场仿真与伞裙优化

为研究防冰防雷绝缘子在重覆冰条件下的电场分布特性,进而优化防冰防雷绝缘子的伞裙结构,缓解其在覆冰状态下的电场畸变,建立了220 k V防冰防雷绝缘子的有限元仿真模型,计算得到了不同伞裙结构的绝缘子在清洁和覆冰条件下的电场分布,根据仿真结果对伞裙结构进行了优化,并对比了伞裙优化前后防冰防雷绝缘子的电场分布特性。结果表明:清洁状态下,伞裙结构对绝缘子电场分布影响很小;覆冰状态下,超大伞裙数目为5时可以更加有效地缓解重度覆冰对空间电场产生的畸变。优化后的伞裙结构可以使绝缘子在覆冰条件下的空间电场畸变有所缓解,起到提高冰闪电压的作用。     

110 kV劣化瓷质悬式绝缘子空间电场研究

输电线路运行的绝缘子发生劣化时,其周围空间电场相对正常状态会发生局部畸变,因此比较和分析绝缘子劣化前后的电场分布特性,可以识别出劣化绝缘子。文章通过有限元仿真软件建立110 k V瓷质悬式绝缘子的1:1有限元电场仿真模型,得到绝缘子串性能良好时的电场分布参考曲线;通过改变绝缘子串劣化位置和程度,获得劣化状态下绝缘子串的空间电场分布变化曲线。仿真结果表明:绝缘子串劣化区域的轴向电场强度显著降低,其中零值绝缘子比低值绝缘子的下降程度更为突出;另外随着测量距离的增大,劣化绝缘子造成的电场畸变逐渐减弱。在高压实验大厅搭建绝缘子空间电场实验平台,用光学电场传感器测量了绝缘子串在不同情况下的轴向电场并通过"直线归一法"对测量数据进行了处理,试验结果表明:劣化绝缘子附近的轴向电场显著减小,与仿真结果一致。因此,测量空间电场可以实现劣化绝缘子的带电检测。     

脉冲激光清洗典型污秽瓷式绝缘子温度特性分析

脉冲激光清洗瓷式绝缘子表面污秽会产生强烈的热效应,分析清洗过程中的温度特性至关重要。文中以沾污的瓷式绝缘子为研究对象,通过仿真和实验相结合的方法,研究不同典型污秽、不同污秽含水量、不同激光能量密度及波长等工况下温度场的变化规律。结果表明:温度的高低与污秽含水量、激光能量密度成正比,与激光波长成反比,其中激光湿式清洗比干式清洗效率高;在保证绝缘子瓷材料的抗热稳定性的前提下,激光能量密度处于2.52～3.81 J/cm~2,扫描速度1 000 mm/s时,不会损伤绝缘子基底材料,可达到最佳清洗。     

复合绝缘子界面缺陷对电场分布特性影响的仿真研究

复合绝缘子的芯棒与护套粘接界面常常出现缺陷,畸变周围电场,影响绝缘子的电气和机械性能。为了研究不同缺陷形态下的绝缘子电场特性,文中以110 kV复合绝缘子为考察对象,应用有限元分析软件COMSOL搭建了绝缘子三维模型,对电场分布进行了仿真计算,研究了界面出现气隙、水汽等缺陷对局部电场及绝缘子整体轴向电场分布特性的影响。结果表明:气隙处电场强度相比正常情况下显著增大,场强最大值与气隙跨度、厚度正相关,与气隙长度负相关,并基于气隙等效弧柱体模型给出了理论分析,修正了等效圆柱模型的不足;水分渗入能降低气隙场强,但同时严重畸变绝缘子轴向电场;护套受潮增重会使场强线性增加,超过一定程度会引发电晕放电,导致沿面闪络等事故。     

一种全光纤电压互感器的电场分析

全光纤电压互感器在电力系统中将有广阔的应用前景,而传感头在电压互感器中非常重要。利用石英晶体的逆压电效应设计了一种全光纤干涉式电压互感器的传感头结构,并在此基础上用有限元分析软件ANSYS对该结构的电场分布进行了二维仿真分析,得到该结构的电位和电场强度分布图,为该种结构的可行性和进一步改进提供了依据。     

基于局部电场的零值绝缘子检测技术研究

通过电场法可检测出绝缘子串零值片,而现有的技术都是通过扫测整串绝缘子电场分布曲线来找出零值片,此方法操作难度大、效率低。本文提出通过探测绝缘子局部电场的方法来识别零值绝缘子。首先建立了零值绝缘子检测仿真模型,得到了含检测装置的绝缘子串电场畸变特性,然后通过该特性,获得了零值片的局部电场识别判据。最后,通过设计传感器、探测装置,验证了仿真结果,并实现了零值绝缘子的点测识别。研究结果表明,采用三阵列电场法可以实现零值绝缘子检测。装置长度应大于电场的畸变区间长度,对于本文研究对象可取130mm;识别判据为探头1、3变化率?13<10% ,探头2偏差率?2<50% 。检测时,对于高压端和中压端,检测装置应为正对钢脚,在低压端应为正对伞裙。研究结果可为输配电外绝缘智慧运维提供技术支撑。     

110kV合成绝缘子沿面电场分布的研究

在建立数学模型的基础上计算合成绝缘子沿面场强，利用二次插值有限元法计算ll0kV合成绝缘子电场分布和相同边界条件的空气间隙的电场分布情况；并将不同边界条件下的合成绝缘子的电场分布计算结果进行比较分析，结果表明在改善绝缘子电场分布的三种方法中以外加装均压环的效果最好。     

交流输电线路交叉跨越区空中电场计算分析

为了实现利用输电线路空间电场分布特征的无人机巡检智能导航避障,研究交叉跨越区域空间电场强度分布规律,利用三维电场估算法和Ansys有限元分析软件,对交流500 k V垂直跨越220 k V线路进行三维建模计算。结果表明,在与交叉区域水平距离保持不变的情况下,随着测试点高度的变化,电场强度呈现先增大后减少的变化规律;此外,高电压等级线路对交叉区域电场强度分布起主导作用。此外,在保持测试点高度不变的情况下,随着测试点与交叉区域距离的增大,其电场强度值呈现明显的单调递减变化趋势。利用小型无人机搭载电场测试仪对交叉区域电场实测,实测值和理论值误差均在允许范围内,证明了分析结果的有效性,所研究对输电工程的空间电磁分析提供参考意义。     

交流输电线下人体暂态电击的研究

输电线路的静电感应尤其是暂态电击一直被人们普遍关注.笔者分析了输电线路引起暂态电击的原因,采用有限元分析软件建立了输电线下的人体模型和3种常见的线下感应物体模型,计算了感应电压和可能引起人体暂态电击的能量水平,指出了人体独立处于线下电场时感应电压不超过1.2 kV,线下物体上的感应电压和蓄积的能量则有引起人体电击的可能...