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。     

变电站瓷支柱绝缘子断裂故障分析及预防措施

变电站瓷支柱绝缘子断裂事故对电网安全稳定运行构成了严重威胁。结合典型的变电站瓷支柱绝缘子断裂故障,分析了变电站瓷支柱绝缘子断裂基本特征,揭示了断裂故障的根本原因,并在此基础上提出防止瓷支柱绝缘子断裂故障的预防措施。结果表明:瓷支柱绝缘子断裂大部分发生在金属法兰和绝缘瓷件的结合部位;故障发生常伴有运行环境突变。制造工艺不良、运行维护工作不到位是导致瓷支柱绝缘子故障的主要原因。为防止支柱绝缘子断裂,必须严格进行抽样试验;加强防水胶涂抹检查、超声波探伤等运维工作。     

环境条件对基于无人机红外检测的零值绝缘子检测判据的影响研究

随着红外测量技术的不断进步，对绝缘子状态进行红外热像检测逐步应用于电网的日常巡检中，但测量结果受环境因素影响显著。以输电线路现场运行中瓷绝缘子作为研究对象，分别在不同光照强度、湿度、温度与风速下采集绝缘子的红外图像，研究环境因素对绝缘子红外检测的影响规律。研究结果表明，当采用基于绝缘子串温度曲线的判别方法时，光照强度容易引起零值绝缘子的误判，温度变化对零值绝缘子检测没有影响；湿度变化会影响绝缘子钢帽的温升；在强风条件下，各绝缘子钢帽温度相同，不适合进行绝缘子红外检测。研究成果可用于指导电网红外巡检工作，保障绝缘子红外巡检结果的正确性，从而实现电网的安全稳定运行。     

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。     

500 kV GIL三支柱绝缘子炸裂故障分析与防范措施

为了解决一起500 kV GIL三支柱绝缘子炸裂故障,对故障GIL开展现场检查、返厂解体、应力仿真计算、缺陷模拟研究,采用同站运行的GIL单元为试品,开展GIL整体和关键部件工频耐压局放测试分析。研究结果表明:GIL三支柱绝缘子炸裂原因为三支柱绝缘子低电位金属嵌件与环氧树脂交界面存在小间隙,在运行过程中,小间隙逐渐劣化,导致交界面电场畸变,从局放异常发展为三支柱绝缘子炸裂。最后结合GIL三支柱绝缘子炸裂原因和三支柱绝缘子生产工艺流程提出了预防性的措施,为后续工程GIL生产运维提供借鉴。     

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。     

基于泄漏电流和环境条件的超高压复合绝缘子在线监测与评估

因大气、污秽、局放等因素作用而造成运行中的硅橡胶复合绝缘子表面憎水性降低或丧失,将影响电网的运行可靠性。基于泄漏电流和煤粉严重污染环境的500 kV交流葛双一回线(当阳马店段)运行复合绝缘子的在线监测。分析研究随四季环境变量影响而变化的泄漏电流特征量数据,对复合绝缘子憎水性冬季下降夏季恢复的变化特性进行了分析。提出"动态"性能劣化的概念,指出其与季节性运行环境变量的关系,掌握运行中复合绝缘子憎水性暂时损失现象、以及憎水性迁移特性和恢复特性的运行特征,获得对运行复合绝缘子憎水性有效评估。     

统计分析在支柱绝缘子振动信号识别中的应用

支柱绝缘子的振动声学检测结果评定需要与缺陷样品振动信号进行比对,缺陷样品的特征可能影响判定结果。分析了支柱绝缘子物理特性和运行经验,提出支柱绝缘子振动信号分布规律的假设,并用统计方法分析实测振动信号的分布并验证了假设。基于信号的统计分布规律制定了识别异常支柱绝缘子的方法,并通过超声和射线检测方法验证了异常绝缘子中存在的缺陷。     

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。     

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。     

染污状态下典型伞形结构支柱绝缘子的闪络特性对比

支柱绝缘子作为换流站必不可少的绝缘配件,研究其外绝缘性能有重要意义。为进一步研究支柱绝缘子的闪络特性,以三种典型伞形结构的支柱绝缘子为对象,通过改变盐密和灰密,开展了大量的人工污秽试验,分析了绝缘子的污闪特性以及闪络梯度差异,研究结果表明:盐灰密对绝缘子闪络特性均有影响,对于本文三种支柱绝缘子,盐密影响特征指数在0.20~0.24之间,灰密影响特征指数在0.11~0.15之间;支柱绝缘子的闪络梯度值与其结构型式、ESDD和NSDD等有关,在相同污秽条件下,伞间距较大的Type A型支柱绝缘子泄漏距离使用率最高;在同等结构长度下,伞径较大的Type C支柱绝缘子具有最好的耐污性能。     

基于RBF神经网络和有限元技术的高压支柱绝缘子 机电模拟及均压结构优化研究

高压支柱绝缘子在电力系统中应用广泛,支柱绝缘子电气、机械性能与电力系统运行稳定性关系密切,本文基于有限元技术对高压支柱绝缘子机电性能进行精细化建模分析。计算结果表明:支柱绝缘子电气方面最大电场强度位于高压侧均压环表面,且机械方面第一主应力最大值150MPa主要集中在法兰支撑片位置。进一步提出PSO-RBF混合算法对支柱绝缘子均压结构参数进行优化设计,运行结果表明:PSO-RBF神经网络对原始有限元计算数据点非线性拟合映射效果良好,在原本数据点基础上进行了高精度延拓,且算法具有较好收敛性。非线性反演优化计算得到均压环结构参数输出向量为[D=1420,d=145,H=255]mm,大均压环、小均压环、法兰结构和瓷护套表面最大电场强度目标向量为[920,700,550,440]V/mm,满足设定控制参数要求。本文对特高压电压等级支柱绝缘子进行大场域、多介质的建模仿真计算,得到支柱绝缘子机械、电气性能以及支柱绝缘子相关均压环、屏蔽环配置参数,可为特高压及以下电压等级支柱绝缘子的绝缘结构设计与金具配置提供理论依据。     

浅析玻璃绝缘子运行质量的规律性

概述了玻璃绝缘子在线路上运行过程中自动破碎 (简称自破 )的现象 ,并对其规律进行了综合分析。指出玻璃绝缘子的自破属早期暴露 ,且逐年下降。分析讨论了自然条件、荷载、严重污秽、气温变化等环境条件对产品自破率的影响。实践证明 ,玻璃绝缘子的寿命周期长 ;零值自破 ,便于检测 ,能够提高线路运行的可靠性     

1000kV特高压绝缘子运行特性研究方向

介绍了晋东南-南阳-荆门1000kV交流试验示范工程中线路用盘形悬式瓷、玻璃和复合绝缘子的使用情况。分析研究了特高压绝缘子运行的积污、电气、机械和劣化等性能方面的情况,认为:应加强对特高压绝缘子积污特性、绝缘子直径对雨闪特性的影响,串形对绝缘子的机械特性影响,绝缘子运行的可靠性和劣化特性及机械振动特性的研究。建议待建特高压工程支柱绝缘子采用双柱并列式或三角锥式;及时开展盘形悬式瓷绝缘子劣化率、复合绝缘子憎水性和机械特性及钢脚腐蚀检测等工作。为制订1000kV特高压绝缘子相关运行规程和待建特高压工程绝缘子优化选型奠定基础。     

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。     

一起110 kV线路玻璃绝缘子发热原因分析

针对一起110 kV线路多基杆塔玻璃绝缘子串出现发热情况，从外观检测、绝缘电阻、工频耐压、污秽试验以及发热模拟等方面进行分析。外观检查和污秽试验均发现玻璃绝缘子下表面污秽分布不均，其产生的原因是位于公路旁特殊运行环境导致；线路附近有河流，形成在潮湿的环境，通过对玻璃绝缘子上下表面分别喷水湿润，施加工频的方式进行模拟试验，上下表面湿润后的泄漏电流是正常情况的16倍，此时玻璃绝缘子两端出现明显的燃弧，起弧点位于污秽一侧。因此玻璃绝缘子发热的原因为特殊的运行环境导致玻璃绝缘子积污分布不均，在潮湿的环境中发展为局部放电，长期运行后引起了玻璃绝缘子下表面的发热，建议运维单位对此类特殊环境区域玻璃绝缘子结合停电的机会进行清洗或更换。     

自然老化对复合绝缘子绝缘材料老化的影响研究

复合绝缘子自然老化状态评估对于提升电网可靠性，保证电网安全运行具有重要作用。为此笔者采用两种自然老化的复合悬式绝缘子，研究评估了电场老化对绝缘子绝缘材料(EPDM和HTV SIR)的影响，研究所采用的绝缘子已在沿海输电网上使用了十余年，运行过程中主要暴露在海上盐雾、风吹土壤沉积物和太阳紫外线辐射等环境中。采用了目视检查、润湿性检查、红外光谱、扫描电镜和EDX分析的方法来评估绝缘子老化状况。结果表明绝缘子在带电运行过程中，由自然老化导致的形态和材料退化仅限于复合材料表面的上表面层，EPDM、HTV SIR材料的耐漏电起痕性均不受老化的影响。试验结果显示EPDM材料的表面劣化程度比HTV SIR材料更严重，自然老化条件下的EPDM表面为亲水性，去除污秽后其疏水性得到改善；HTV SIR表面疏水性仅略微降低，去除污秽前后疏水性不变；光谱分析结果表明老化应力主要引起材料结构变化，导致材料性质发生劣化。     

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。     

户内绝缘子污秽闪络分析及改善建议

绝缘子污秽闪络会严重威胁电网的安全运行。针对市区内大量老旧变电站,因负荷重要、接线复杂、改造困难、支柱绝缘子爬电比距难调整、目前无法退出运行等原因,介绍了绝缘子污闪形成的原因、必要条件及机理,结合220kV武威站户内35kV正Ⅱ母6号电容器因事故引发跳闸案例分析,得出污闪跳闸的主要原因是站内空气湿度陡然增加,致使绝缘子表面在工作电压的作用下产生泄漏电流,最终酿成跳闸事故。依据变电站环境气候的不同,从运维方面入手,对支柱绝缘子防污闪工作,提出了在湿润和干燥环境下改善绝缘子闪络的措施与建议。