基于电场仿真的淋雨状态下大直径复合支柱绝缘子伞裙参数优化

伞裙结构是影响复合支柱绝缘子雨闪电压的重要因素之一,通过伞裙结构优化可以改善绝缘子雨闪特性。为此用正交试验方法选取伞裙参数,利用有限元软件ANSYS对复合支柱绝缘子建模仿真,研究淋雨状态下伞间距、大伞伸出、大小伞伸出差对一大一小伞型绝缘子电场分布的影响,提出伞裙沿面电场、空气间隙电场作为绝缘子伞裙优化判据。结果表明:大伞伸出对沿面场强影响最大,伞间距次之,伞伸出差最小;伞间距对空气间隙场强影响最大,大伞伸出次之,伞伸出差最小。通过与试验研究对比发现以空气间隙电场为判据较为准确,为绝缘子伞裙优化试验选取合适的伞裙参数试品提供参考。     

变压器套管电容芯子结构的优化设计

为了提高变压器套管的绝缘能力,优化变压器套管内部的场强分布。利用有限元法建立变压器套管的计算模型,引入神经网络遗传算法进行优化计算。结果表明:随间距的增大,油、电容芯子的最大场强成非线性减小;随厚度的增大,油、电容芯子的最大场强也随着减小。通过优化计算,优化间距为2.379mm,厚度为0.220mm,变压器套管的油、电容芯子最大场强分别减小了14.68%和12.86%,使得变压器套管的电场分布更为均匀。结果可为变压器套管的参数设计提供一定的参考作用。     

基于有限元法的染污直流支柱复合绝缘子伞裙参数优化

直流支柱绝缘子污闪问题比交流支柱绝缘子要严重,通过伞裙优化能够明显改善其污闪特性。该文借鉴人工污秽试验研究伞裙优化的成果,利用有限元法对染污直流支柱绝缘子建模,研究伞间距、大伞伸出和大小伞伸出差对绝缘子沿面电场分布的影响。提出以爬电距离和电场强度作为伞裙参数优化的判断依据,研究表明,电场强度分布随着伞裙参数的变化呈有规律变化：随着伞间距的增加,绝缘子沿面平均电场强度逐渐减小;随着大伞伸出的增加,绝缘子沿面平均电场强度逐渐增大;随大小伞伸出差增加,爬电系数单调减小,沿面平均电场强度呈振荡减小的趋势。通过比较分析得出支柱绝缘子伞裙较优的参数范围,为进行伞裙优化试验研究提出试品伞裙的建议参数。     

变压器套管电场强垂直分量对操作冲击放电特性的影响

为研究变压器套管电场的强垂直分量对操作冲击放电特性的影响,对3种电场分布不同的绝缘结构开展了真型试验。在2种波前时间下,获得了50%放电电压特性曲线,同时建立了110kV油纸电容式变压器套管模型,仿真研究了3种结构的电场分布情况,并通过高速摄影仪观测了3种结构操作冲击放电的过程。结果表明:垂直电场分量通过改变电场不均匀程度会影响操作冲击放电特性;去除电容芯子使垂直电场加强的结构,在操作冲击电压下发生了滑闪放电,空气间隙击穿的迎面流注–先导过程被滑闪放电取代,与标准套管相比,由于电场均匀性提高以及滑闪放电发展受伞裙阻挡,操作冲击放电电压预计升高约11.1%。     

基于代理模型的变压器套管电容芯子电场优化计算

针对500kV电容式变压器套管仿真分析了不同电容芯子间距和厚度下的电场分布,并利用径向基函数(RBF)代理模型对套管电容芯子电场分布进行了优化计算,得到了套管电容芯子最优的设计参数。     

基于代理模型的变压器套管电容芯子电场优化计算

针对500kV 电容式变压器套管仿真分析了不同电容芯子间距和厚度下的电场分布, 并利用径向基函数(RBF)代理模型对套管电容芯子电场分布进行了优化计算,得到了套管电容芯子最优的设计参数。     

气体绝缘开关柜用绝缘子沿面绝缘特性研究

为了解决气体绝缘开关柜中绝缘子出现的沿面闪络问题,建立了绝缘子三维电场仿真分析模型,利用Ansys计算了不同伞裙间距结构下绝缘子的电场分布,并研究了绝缘子内部微间隙对绝缘子表面及伞裙电场的影响。结果表明:绝缘子伞裙之间间距和伞裙长度之比应大于1:3,伞裙之间间距太小,易造成伞裙间气体电场畸变。绝缘子伞裙附件处的间隙会造成间隙内部及相邻伞裙沿面气体电场畸变,且间隙越大,电场畸变越严重,但对不相邻伞裙的电场没有明显影响,研究结果为带伞裙的绝缘子优化设计提供参考。     

变压器套管传热性能的数值模拟和试验验证

为获得较为准确的变压器套管温度分布情况,以某油纸绝缘套管为研究对象进行了数值计算分析和温升试验测量。首先通过有限体积法和热–流耦合分析得到了套管在长期稳定工作下的温升分布。计算中使用Bossinesq来近似处理空心导电杆内和芯子–伞裙间隙中的变压器油在传热过程中的对流作用。计算表明变压器套管在3 150A电流载荷下长期工作时温升最高点位于靠近法兰部位的导电杆上,为77.261℃。套管导电杆内部的油和芯子部位的油与壁面的对流换热系数约为100 W/(m·K),表明了油的缓慢流动对于套管内部传热起到了较为明显的作用。通过温升试验测量套管导电杆和外表面温度值,测量结果表明在导电杆的21个点上温度计算值与测量值误差6%。证明使用的套管温度计算方法可靠,可以在工程中指导变压器套管的结构设计和校核。     

复合绝缘子伞裙参数对直流污闪电压的影响

为研究伞裙结构对复合绝缘子污闪特性的影响规律,并给超特高压复合绝缘子的选型和设计提供参考,在1970 m实际高海拔条件下,以31种不同伞裙结构参数的复合绝缘子为试品,采用恒压升降法,在雾室中进行了大量的人工污秽试验研究。试验结果表明:复合绝缘子的伞伸出和伞间距的参数不同时,其爬电距离的大小和爬电距离的利用率不同,因此对污闪电压影响较大;随着伞伸出或伞间距的增大,复合绝缘子的直流污闪电压均存在最大值;伞间距的变化对一大一小复合绝缘子的污闪电压影响相对较大,大伞伞伸出的变化对一大两小复合绝缘子的污闪电压影响相对较大。     

高海拔地区复合支柱绝缘子的污雨闪特性

为向国内高海拔地区特高压直流换流站外绝缘的设计提供参考,在1970m实际高海拔条件下,以不同伞裙结构的5种复合支柱绝缘子和2种瓷支柱绝缘子为试品(染污采用固体污层法),采用恒压升降法,系统研究了伞裙结构和淋雨情况(淋雨量和雨水电导率)对复合支柱绝缘子污雨闪电压的影响。试验结果表明:伞间距对伞裙间污水柱的桥接现象影响较大,使得污雨闪电压差别较大;伞伸出增大会加大爬电距离,污雨闪电压升高;淋雨量、雨水电导率大小对支柱绝缘子的污雨闪电压影响也较大,且均符合幂函数关系。     

重覆冰地区超大伞裙结构复合绝缘子的仿真及优化设计

严重覆冰时采用大小伞结构的复合绝缘子依然出现冰凌桥接现象。为防止出现冰凌桥接和覆冰闪络,开展超大伞裙结构复合绝缘子的覆冰特性研究有着重要意义。建立220 k V的超大伞裙结构复合绝缘子二维轴对称模型,并采用准静态场有限像元法进行仿真分析,对比采用不同数量的超大伞裙绝缘子在清洁和覆有干、湿冰时绝缘子的电位、电场分布。发现清洁时,超大伞裙对电位、电场分布不产生影响,在覆有干、湿冰时,超大伞裙提供的多个空气间隙,能有效改善绝缘子的电位、电场分布,特别是靠近高压端的第1个伞裙采用超大伞裙结构能改善高压端电位分布。最后结合仿真数据提出了优化后的超大伞裙结构的复合绝缘子。     

复合绝缘子外绝缘表面结构形状的分析与确定

为了确保复合绝缘子外绝缘表面结构特性 ,根据产品外绝缘采用的材质的性能特点 ,结合产品在运行环境中各种因素的影响程度 ,通过分析论证认为 :产品伞裙表面形状应采用上表面为小倾角 ,下表面为平板的无滴水沿结构 ;由多伞裙分布构成的外绝缘表面结构 ,以多伞裙中的某些大伞裙来提高外绝缘表面结构特性中的间隙绝缘性能 ;以大伞裙间加装污闪电压高的小直径伞裙来提高产品外绝缘表面结构特性中的表面绝缘性能。     

纳米氮化硼改性绝缘纸板在μ800 kV干式套管中的电场仿真分析

为了探究高压直流干式套管中温度梯度对电场分布的影响机理,以±800k V换流变压器干式套管为研究对象,利用多物理场耦合软件对套管芯子径向温度场电场分布进行了研究,利用氮化硼(Boronnitride,BN)纳米粒子对环氧浸渍纸进行改性,尝试通过降低温度梯度的方法来改善电场分布。研究发现:BN粒子的引入改变了材料的电导率温度系数b,并增大了导热系数λ,降低了电容芯子温度梯度;随着载流量的增大,电场分布曲线出现绕曲线中心旋转的现象,并表现为电场梯度从负值开始不断增大;分布曲线旋转角度大小,电场梯度增大大小均可以用bΔT和bd T(r)/dr来表示;适当大小温度梯度的存在,有助于电场均匀,当bΔT=ln(r2/r1)时,电场分布均匀;b/λ从材料角度反映了电场分布曲线旋转速度,b/λ较小的材料,在不同载流量下的电场梯度相近,减小了载流量变化对电场分布的影响,使得材料在较大载流量时电场梯度较小;若材料仅在单一载流量下应用,则可以通过温升大小,来近似计算b来筛选材料,可以基本实现电场分布均匀。     

±500 kV换流站直流分压器外绝缘闪络事故分析及处理措施

对±500 kV江陵和龙泉换流站直流分压器的外绝缘闪络事故进行了分析,指出该分压器发生闪络事故的原因:一是复合套管的憎水性完全丧失;二是复合套管的均压环结构不合理;三是复合套管的伞裙形状参数特性较差。发生闪络事故的主要原因是复合套管的憎水性完全丧失,其次是均压环结构不合理。在此基础上,针对分压器的结构和事故性质,提出从根本上解决问题的思路:应按所要求的电气、机械和憎水性能来选用复合套管外绝缘材料;按上下均压环中心距离和均压环直径能保证复合套管的爬电距离和干弧距离的有效性与设计值接近这一主要原则来重新设计均压环;建议复合套管的伞伸出大于或等于70 mm,伞间距至少为70 mm来重新设计伞形。同时,建议可以采取在复合套管的外绝缘表面上涂覆防污闪涂料PRTV(permanent room temperature vulcanizedanti-contamination flashover composite coating)来提高外绝缘强度处理措施。     

±500kV换流站直流分压器外绝缘闪络事故分析及处理措施

对±500 kV江陵和龙泉换流站直流分压器的外绝缘闪络事故进行了分析,指出该分压器发生闪络事故的原因：一是复合套管的憎水性完全丧失;二是复合套管的均压环结构不合理;三是复合套管的伞裙形状参数特性较差。发生闪络事故的主要原因是复合套管的憎水性完全丧失,其次是均压环结构不合理。在此基础上,针对分压器的结构和事故性质,提出从根本上解决问题的思路：应按所要求的电气、机械和憎水性能来选用复合套管外绝缘材料;按上下均压环中心距离和均压环直径能保证复合套管的爬电距离和干弧距离的有效性与设计值接近这一主要原则来重新设计均压环;建议复合套管的伞伸出大于或等于70 mm,伞间距至少为70 mm来重新设计伞形。同时,建议可以采取在复合套管的外绝缘表面上涂覆防污闪涂料PRTV（permanent room temperature vulcanizedanti-contamination flashover composite coating）来提高外绝缘强度处理措施。     

复合绝缘子表面水滴撞击特性的数值模拟与伞裙结构分析

现有复合绝缘子伞型结构易被冰凌桥接,且其冰闪特性并不优于瓷和玻璃绝缘子,为合理设计适用于覆冰地区的复合绝缘子伞型结构,该文根据流体力学的基本原理,建立了复合绝缘子外部三维流场数学模型和基于拉格朗日原理的水滴运动轨迹,分析了覆冰过程中复合绝缘子的水滴碰撞系数及其影响因素。结果表明：伞裙的水滴碰撞系数(E)随气流速度或水滴平均直径、下伞裙倾角和伞裙间距的增大而增大,随上伞裙倾角、伞裙直径及伞裙直径比的增大而减小,且伞径比的影响最明显,而伞裙间距的影响则可以忽略。根据计算结果并经试验验证,提出了优化应用于覆冰地区复合绝缘子伞裙结构的建议,即伞裙上倾角为15°、下倾角为0°,采用不等伞径的伞裙组合,相邻大伞之间可间插3个以上小伞,增大伞裙间的伞径比,相邻伞裙间距应大于30 mm。     

油纸电容型套管电容芯子典型缺陷及应对

近年来因油纸电容型套管电容芯子缺陷引起的变压器事故频繁发生,对电力系统的安全稳定构成严重威胁,因此对油纸电容型套管电容芯子缺陷进行分析具有重要意义.分析了油纸电容型套管的结构,对油纸电容型套管电容芯子的电容屏工艺缺陷、电容芯子受潮、接地电极接地不良等典型缺陷展开研究.提出相应的应对策略,为油纸电容型套管的故障诊断、运行...     

覆沙对110 kV瓷绝缘子沿面电场和电位分布规律的影响

为了研究瓷绝缘子伞裙处覆沙对其沿面电场和电位分布的影响，基于有限元法建立了XP-70型瓷质悬式绝缘子的二维对称静电场模型，并分析了在不同覆沙情况下绝缘子的沿面电场和电位分布。结果表明：瓷绝缘子的沿面电场整体呈“U”形分布，且电场与电位受瓷绝缘子几何形状与媒介材质的影响，在每片绝缘子的伞裙上下表面与金具的交界处，电场强度出现局部峰值；当绝缘子伞裙表面覆盖沙尘时，对其沿面电位的影响十分微弱，但伞裙覆沙处的场强会减小，靠近高压侧与低压侧的绝缘子场强减小幅度较大，且减小幅度与沙层厚度无关，随着绝缘子表面覆盖沙层厚度的增加，每片绝缘子伞裙上表面与金具交界处的场强都会先大幅增大然后减小到一个稳定值；当沙层中出现无沙带时，无沙带处的场强会增大，且增幅与沙层的厚度和无沙带的宽度相关。     

400kV换流变压器阀侧套管内绝缘计算

本文对400k V换流变压器阀侧套管内绝缘设计进行了研究,对电容芯子用油浸纸绝缘材料进行了介电常数和直流电导率测量,依据试验得到的参数在各种工况下对套管进行了电场仿真计算。     

110kV海缆终端外绝缘故障分析及预防措施研究

针对110 kV海缆A1线、A2线中发生的瓷套式户外终端外绝缘故障,进行故障终端检测及事故原因分析,现场检测发现海缆故障相终端均存在外部放电痕迹,并伴有烧灼痕迹及金属熔化物。故障原因与区域特殊气候条件有较大关系,分析认为终端套管覆冰引起表面电场不均匀度加剧,在融冰过程中套管表面的盐污会增加泄漏电流,最终沿冰层表面发生闪络。通过电场仿真验证了覆冰、污秽以及加装硅橡胶增爬伞裙对终端外部电场的影响,结果表明加装增爬伞裙可以增加爬电距离,对防止冰闪有效果。为预防此类故障发生,可对终端套管进行防盐蚀处理、喷涂防污闪材料、加装增爬伞裙,并提升海缆在线监测和状态检测水平。