基于有限元仿真和遗传算法的1100kV盆式绝缘子电气、机械性能综合优化

为提高盆式绝缘子的电气、机械和热性能,开展了1 100 kV盆式绝缘子的结构优化工作。首先,在给出1 100 kV盆式绝缘子电、力、热场设计控制值的基础上,对盆式绝缘子结构进行了参数化,基于有限元仿真模型探究了局部参数改变对盆式绝缘子电气、机械性能的影响规律;然后,根据局部参数的影响规律,提出了盆式绝缘子电气、机械性能综合优化方案以及基于遗传算法的结构参数优化方法;最后,根据遗传算法及有限元仿真,实现了盆式绝缘子的结构优化,优化后盆式绝缘子的最大场强降低约10%,且满足其对机械性能的要求。     

1 100 kV GIS 盆式绝缘子的性能

采用ANSYS软件,对1 100 kV GIS盆式绝缘子的电场强度及机械强度进行了详细的分析和计算。在不断优化制造工艺基础上,制造出了性能优良的1 100 kV 盆式绝缘子。电气性能优良,单件顺利通过1 100 kV/5 min工频耐受电压、2 400 kV（1.2/50 μs 峰值）雷冲击电压试验,局放量小于2.3 pC;机械性能优良,水压破坏强度达到4 MPa（2.4 MPa）。     

1100kV气体绝缘开关设备用盆式绝缘子中心嵌件结构设计EI北大核心CSCD

为改善1 100 k V GIS用盆式绝缘子的机械性能,在现有盆式绝缘子中心嵌件结构(结构A)的基础上,重新设计了B、C 2种结构,对其进行了界面力学仿真和水压试验;并仿真计算、分析了其绝缘性能。结果表明,B、C 2种结构均能显著提高盆式绝缘子水压破坏强度值、减小分散性。但结构C的绝缘裕度较低,个别三交区位置的电场强度已经超出了许用值。因此,综合考虑机械和电气性能,宜优先采用结构B的盆式绝缘子。     

1100kV气体绝缘开关设备用盆式绝缘子中心嵌件结构设计

为改善1 100 k V GIS用盆式绝缘子的机械性能,在现有盆式绝缘子中心嵌件结构(结构A)的基础上,重新设计了B、C 2种结构,对其进行了界面力学仿真和水压试验;并仿真计算、分析了其绝缘性能。结果表明,B、C 2种结构均能显著提高盆式绝缘子水压破坏强度值、减小分散性。但结构C的绝缘裕度较低,个别三交区位置的电场强度已经超出了许用值。因此,综合考虑机械和电气性能,宜优先采用结构B的盆式绝缘子。     

盆式绝缘子的优化设计

为改善小型化盆式绝缘子的电气性能和机械性能,在现有盆式绝缘子结构的基础上,重新设计绝缘件内部嵌件的结构,调整嵌件与地电位屏蔽环的距离,同时增大嵌件圆弧曲率半径,运用仿真软件分析优化方案的电气性能和机械性能。综合考虑各因素的影响,在原设计基础上实现盆式绝缘子电气性能和机械性能的优化设计。     

1100kV盆式绝缘子改善机械强度的研究

1 100 kV盆式绝缘子是特高压GIS的关键部件,但制造难度较大,目前国内试制的盆式绝缘子机械强度略差,水压破坏值较低,成为制约其工程应用的瓶颈问题。在确保电、热性能的前提下,就如何改善盆式绝缘子的机械强度开展了研究。首先,尝试了环氧界面剂和导电橡胶两种嵌件处理工艺,通过改善中心嵌件与环氧树脂界面的接触效果改良了盆式绝缘子的机械强度;其次,设计了两种新的嵌件结构,得到了强度高、一致性好、接近国际领先水平的水压破坏结果。改进后的盆式绝缘子满足了技术规范要求,经严格考核后已应用于皖电东送工程,标志着中国已经具备了制造1 100 kV盆式绝缘子的能力。     

1100kV盆式绝缘子研制开发

在气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中,盆式绝缘子起着隔离相邻气室、支撑导体及绝缘的重要作用,研制开发高参数、高性能的1 100 k V盆式绝缘子是保证1 100 k V特高压GIS安全可靠运行的基础。详细介绍了所研制开发的1 100 k V盆式绝缘子的设计特点;应用有限元分析计算软件对其绝缘性能和机械性能进行了详细的计算分析,计算结果表明:接地屏蔽环可以有效降低其三交区电场强度。介绍了1 100 k V盆式绝缘子的浇注工艺。该1 100 k V盆式绝缘子在产品质量检测中心顺利通过了整套型式试验,其雷电冲击耐受水平高达2 880 k V,爆破压力最低达3.15 MPa,最高达4.0 MPa,验证了其绝缘性能及机械性能的高可靠性。     

应用理化分析和机械性能分析方法探索HGIS故障原因

笔者针对一起500 kV HGIS故障,通过能谱、热重等检测手段,分析了故障气室相关盆式绝缘子的物理化学特性;通过水压强度试验,检测了故障气室相关盆式绝缘子的机械强度变化情况,从而查明HGIS设备故障的根本原因主要来自两个方面:①盆式绝缘子制造过程中,制造厂没有严格执行绝缘件材料(环氧树脂、固化剂、三氧化二铝)的理论配方,或绝缘件材料中存在微量杂质,影响了盆式绝缘子的整体质量;②盆式绝缘子抗机械老化能力不足,在持续机械应力作用下,产生细微裂纹等缺陷,在高强电场的进一步作用下,不断劣化最终形成故障。最后,笔者对新出厂HGIS设备提出了质量管控措施,对在运同厂家、同批次HGIS设备提出了故障预防措施。     

550 kV GIS盆式绝缘子小型化设计（三）——缩比结构验证

为制造经小型化设计的550 kV盆式绝缘子并验证其电气性能,采用3D打印结合环氧树脂浇注工艺制备了1:10缩比绝缘子。首先,将氧化铝填料与光敏树脂复合作为低相对介电常数（3.98～4.20）3D打印浆料,根据光固化与流变特性确定填料含量及打印参数后,利用立体光固化3D打印机制备低介电常数的绝缘子主体。随后,将二氧化钛填料与环氧树脂复合作为高相对介电常数（11.32～14.58）真空浇注浆料,浇注至3D打印绝缘子预留的高介电常数区域内,加热固化完成缩比绝缘子的制造。0.2 MPa下SF6氛围中的工频耐压实验结果表明,优化后的绝缘结构具有更优的绝缘强度。相同绝缘距离下,几何形状优化绝缘子闪络电压较常规绝缘子提高13.6%,几何形状/介电分布联合优化的绝缘子提高13.8%;绝缘距离减少15%后,联合优化绝缘子耐电强度与常规绝缘子相当;当法兰侧“楔形”气隙内存在金属丝时,相同绝缘距离下,仅进行形状优化的绝缘子耐电强度提升幅度降低至6.7%,而联合优化绝缘子由于在法兰侧形成低电场区域,闪络电压仍可提高13.1%。结果表明,几何形状/介电分布联合优化绝缘子具有显著的绝缘优势。     

500kV GIS盆式绝缘子故障原因分析与处理

简要介绍了一起500 kV GIS断路器故障过程及动作保护情况,将故障断路器返厂解体后发现断路器与两侧互感器之间的盆式绝缘子均有裂纹,其中左侧盆式绝缘子裂纹已导致局部放电。经对盆式绝缘子进行电气试验验证,排除了制造缺陷产生纹裂的可能,最终通过综合分析得知,其纹裂是安装时法兰螺栓力矩紧固不均匀引起盆式绝缘子受力不均所导致的。     

小功率金卤灯再启动特性机理的探讨

利用专门设计的金卤灯再启动特性测试仪记录了金卤灯再启动特性的若干典型曲线，对某些异常特性的发生机理进行了分析，找到了它们与金卤灯内在质量的联系，研究表明通过测量金卤灯的再启动特性可以方便地诊断金卤灯的内在质量。     

变电站隔离闸刀触头的检修方法

电网运行中GW4、GW5、GW7等型隔离闸刀触头容易发热,影响变电设备的操作和安全运行;通过分析闸刀触头发热的原因,找出处理发热的办法,以解决触头发热的问题,促进电网安全生产和稳定运行。     

发电机定子绝缘剩余寿命评估参量的选择

为选择发电机定子绝缘剩余寿命评估的特征量,测量了运行23年的发电机定子线棒局部放电、tanδ和击穿电压等参量,分析了非破坏性参量与击穿电压的关系,并根据绝缘老化机理和过程,得出了tanδ、Δtanδ、S+k,S-k, Asy等5个特征参量。分析发现第一主成分中上述参量的比重较大,证明它们能较好预测绝缘的老化状态。     

发电机转子接地故障的处理方法

论述发电机转子动态不稳定接地故障的分析处理方法.     

动态信号分析仪示值误差测量结果的不确定度评定

介绍了用直接测量法评价动态信号分析仪的频谱幅值和频率指标时,测量结果的不确定度分析和评定过程.讨论了影响频谱幅值示值误差和频率示值误差的测量不确定度的几个主要来源.通过实例,给出了频谱幅值示值误差和频率示值误差的不确定度分析和评定结果.     

加快黄河北干流梯级开发的思考

根据规划在黄河北干流上布置万家寨、龙口、天桥、碛口、古贤、甘泽坡6座水利枢纽工程。北干梯级开发可有效控制和管理黄河的水沙关系、洪水;改善生态环境,使水资源得到合理利用;向华北电网提供大量电力,对秦晋2省工农业、通航和旅游等具有促进作用,并带动地方经济的发展。     

一种考虑了负荷特性的企业电网潮流算法

大型企业电网的负荷特性主要表现为感应电动机群特性,为了改进现在常用的电力系统潮流算法中用恒功率模型来表征节点负荷,不能满足工程精度要求的问题,提出了在对企业电网负荷节点电动机群进行等效变换后,引入负荷特性的潮流计算的思路,在此基础上进行了理论推导,并经过现场实测数据,进行了仿真。仿真结果表明,负荷特性的潮流计算方法符合企业工程精度要求,可以达到提升业电网潮流计算结果在精确度、实用度等方面的要求,具有一定的理论和工程意义。     

凝汽器热水井冲击振动的综合治理实践

给出了凝汽器热水井冲击振动发生的部位及具体原因。结合机组的实际情况,实施了优化运行、设备治理及系统改造等综合治理措施。     

压实度标准制定的合理性

通过土料干湿法对比试验和环刀取土尺寸效应对比试验, 探讨了影响分层碾压土基垫层 压实度的主要因素, 指出通过击实试验制定土基压实度标准和施工质量检验时应注意的问题, 以及如何确保压实度标准制定的合理性和现场检验的客观性。     

绝缘子憎水性图像水珠/水迹形状提取算法

绝缘子表面憎水性检测是判别绝缘子性能优劣的主要手段.传统的检测方法具有其主观性,图像处理技术的引入为憎水性检测提供了更为客观的方法.考虑到绝缘子所处环境的复杂性(污秽、光照等)以及憎水性图像本身的特殊性(水的透明性),本文首先对绝缘子憎水性图像进行自适应直方图均衡和基于模糊逻辑的滤波,以达到增强图像的效果;然后通过基于模糊熵的自动阈值分割方法来获取水珠(水迹)的形状信息,最后用数学形态学的二值重构开运算来去除由于分割引入的噪声.实验统计结果表明,该方法能够对各级憎水性图像进行有效地分割.