轻质高绝缘复合芯体制备及其在66 kV复合横担中的应用

随着“双碳”战略的逐步落实,新型复合材料横担正逐步代替铁制横担,在电力线路中的应用日益广泛。文中制备得到密度为1.1 g/cm^(3)的66 kV轻质高绝缘复合绝缘横担,并对其进行吸水率、染料渗透、水扩散泄漏电流、击穿强度、热诱导、机械及电气试验。试验结果表明:填充芯体材料样品的质量吸水率为0.141%,水扩散泄漏电流小于103.3μA,交流击穿强度大于71 kV/cm,各项性能指标均达到DL/T 1580—2016棒形复合绝缘子用芯棒技术规范对于理化性能、电气性能及机械性能的标准要求,样品及横担整体无明显缺陷,横担耐老化性较好。同时,轻质高绝缘复合绝缘横担微观界面结合良好,绝缘性能优于传统实心横担,满足新型电力系统清洁低碳、安全可靠的应用需求。

带二分拉杆的FRP复合横担受力性能试验研究

基于“三拉一压”复合横担,提出了一种带二分拉杆的FRP复合横担,解决了横担与塔身连接构造不合理的问题,同时保证了横担有足够的刚度。对带二分拉杆的FRP复合横担进行静力试验,研究其承载性能和破坏模式。结果表明:横担的荷载与位移基本成线性变化规律;复合材表面未出现明显变形;横担梁复合材应变远大于其钢套管应变,且越靠近加载端应变越大;受拉侧拉杆复合材应变大于横担梁复合材应变,说明受拉侧拉杆受力较横担梁大,更易发生破坏;横担的失效形式为受拉侧拉杆复合材和钢套管之间的胶接滑移破坏,拉杆的承载力决定了横担的极限承载力。横担在设计荷载以及破坏荷载作用下各构件截面应变均处于弹性阶段,其纵向破坏荷载约为设计荷载的5倍,说明该横担具有良好的受力性能,有较大的安全裕度。

110kV双回路新型复合横担输电塔受力性能研究

为研究110kV带二分拉杆的FRP复合横担双回路输电塔受力性能,采用有限元软件ANSYS建立复合横担塔分析模型,了解不同工况下输电塔的受力状态,对整塔位移和杆件轴力进行分析,得到各种荷载组合情况下的塔体受力情况,并与角钢塔对比。结果表明:复合横担塔以90°大风工况为控制工况;各工况作用下,钢构件的最大应力约为300MPa,位于塔腿主材处,复合材的最大应力约141MPa,位于复合材料拉杆处,塔体应力在安全裕度内,满足强度要求。

110kV复合横担输电塔电气规划和结构特性研究

本研究深度探讨了110kV复合横担输电塔在电气设计和结构属性方面的细节。研究起始于对当前输电塔设计方案的审视,从中识别出复合横担构想的必要性与益处。随后,详细论述了110kV复合横担输电塔的设计思路,涉及到其架构配置、所选用的材料及电气特性。在电气设计层面,本文专注于传输效能、电磁场的分布以及这些因素如何影响周边环境。同时还评价了输电塔的结构安定性与抗恶劣天气能力,旨在为工程实践提供科学依据与技术指导。

500 kV同塔双回复合横担杆塔研究

本文针对500 kV双回复合横担杆塔技术方案开展深入研究。对实际尺寸的复合横担绝缘子开展人工污秽工频电压试验,确定复合横担最小结构高度及爬距。根据连续档不平衡张力及断线张力计算结果,确定合适的悬垂金具串长度。结合复合横担的受力特点,确定“拉压双杆”的复合横担结构型式。采用有限元分析软件对各工况下复合材料横担杆件的轴力进行分析,并提出新型节点型式。根据与500 kV常规角钢铁塔的技术经济比较,500 kV双回复合横担杆塔在本体投资与走廊费用上均有经济优势,具有良好的应用前景。

35 kV输电线路复合横担极限承载力研究

近年来,复合材料逐渐被广泛应用于输电杆塔横担结构中,为了研究复合材料横担的极限承载力,对35 kV复合材料横担进行了极限承载能力试验,得到各个测点在不同横向载荷作用下的位移和应变;建立该复合横担的有限元模型,通过计算得到相应测点的位移和应变结果;结合试验与仿真结果,分析了复合横担在横向载荷作用下的变形规律;通过分析根部压接对复合横担极限承载能力的影响,提出了一种新的法兰与复合材料芯棒的连接方式。研究结果表明:当横向载荷达到16.91 kN时,芯棒上表面与法兰开始脱离,当横向载荷达到29.81 kN时,复合横担根部发生失效;结合仿真与试验结果,证实了复合横担根部压接脱离是决定复合横担极限承载力的重要因素之一;提出的新型根部连接方式可以有效提升复合材料横担的极限承载能力。

台风环境下配网用玄武岩纤维复合横担结构选型及力学特性仿真研究

首先,根据区域台风历史极限风速修正了横担应用的气象条件,从理论上分析了风吹导线、风吹横担以及断线工况下风荷载数值以及断线张力大小;然后,针对各地区情况设计了4种矩形截面的横担,并通过受力分析确定了芯棒的最优截面;最后,利用仿真软件分析了结构的应力、应变特性。在极限台风风速60 m/s条件下,推荐使用规格为34 mm×54 mm的复合横担芯棒截面。在风以极限风速吹扫导线工况下,最大弯曲应力产生于芯棒与中央金具上边缘相接处,数值为121.76 MPa;此时,芯棒截面最大剪切应力为40.502 MPa,位于芯体与中间金具相接的下边缘。以上结果满足芯体的弯曲以及剪切应力要求。若考虑平均台风风速24.7 m/s,则推荐复合横担芯棒截面尺寸采用28 mm×42.5 mm规格。该研究结果可为玄武岩纤维增强复合横担的结构优化以及应用提供参考。

轻质高绝缘芯体复合横担的性能研究

轻质高绝缘复合横担具有质轻、绝缘可靠性高等优良特性,近年来在电力线路中的应用日益广泛。本研究制备得到轻质高绝缘泡沫芯体复合横担,并对横担进行吸水率、染料渗透性、水扩散泄漏电流、电气强度、热诱导、振动老化试验。结果表明:轻质高绝缘泡沫芯体复合横担的体积吸水率为0.036%,水扩散泄漏电流小于75μA,交流电气强度大于71 kV/cm,耐振动老化性能较好,综合性能优于传统实心芯体材料横担,可满足实际工程应用需要。

同塔混压双回直流输电线路复合横担塔的防雷性能

复合材料横担杆塔在我国输电线路中逐渐得到应用,但有关其应用于超/特高压输电线路尤其是同塔多回工况的研究报道较少。针对超/特高压同塔多回输电线路架设高度普遍偏高,更易遭受雷害的运行现状,采用先导法作为绝缘子闪络判据,对比分析了不同横担结构的±800 kV/±500 kV同塔双回混压直流输电线路的反击和绕击耐雷性能。研究表明:复合横担塔反击和绕击跳闸率较传统杆塔分别低约21.4%和33.3%,这是因为复合横担塔的横担更短,杆塔呼高更低,可有效提高线路耐雷性能。使用复合横担塔代替传统杆塔,既可一定程度上缓解走廊紧张的问题,又能提高运行经济性。

复合横担在500 kV线路临时跳通技术中的应用

当架空输电线路涉及到解口、改接、升高改造、被跨越、增容改造等情况时,由于线路负荷重或仅此电源线路等原因,不能长时间停电,或多回路同塔架空线路不能同时停电,为保障电网的安全运行及减小经济损失,文章利用复合横担在500 kV线路临时跳通的应用解决了500 kV线路停电难的问题。

特高压直流杆塔新型复合横担布置研究

借鉴以往复合横担杆塔的设计经验,从绝缘配置、电磁环境、空气间隙、电位分布计算和纵向不平衡张力等方面对特高压直流线路杆塔的复合横担布置方式进行研究,通过对杆塔钢材、基础指标、绝缘子串费用以及线路走廊费用进行综合经济比较,选择出合理的复合横担布置方案,为特高压直流线路复合横担塔设计提供借鉴和参考.

750kV输电线路复合横担均压特性

复合横担首次应用于国内750 kV线路,由于电压等级高,结构复杂,均压、均场问题突出,需要对其均压特性进行深入研究。运用三维有限元分析软件ANSYS,考虑杆塔、大地、导线以及相间影响等因素,计算了复合横担在不同设计方案下的电位、电场分布,研究了中间法兰以及横担端部配置均压环、屏蔽环对复合横担电位分布的影响,对比了750 kV线路直线塔绝缘子串与复合横担的电位分布。复合横担最终选择在最初设计方案的基础上取消悬垂串、增加横担长度并配置合理的均压屏蔽装置的方案,其电位分布优于750 kV线路直线塔。经过中国电力科学研究院电气试验验证,复合横担电气性能良好,满足运行要求。

750 kV酒杯型复合横担杆塔电场仿真计算及电晕试验

750 kV酒杯型复合横担杆塔的横担部分同时承受电气和机械荷载,其运行电压等级高,绝缘结构复杂,电位、电场分布不均匀,影响线路长期稳定运行。以750 kV酒杯型复合横担杆塔为研究对象,应用三维有限元分析方法,建立了750 kV酒杯型复合横担杆塔的三维仿真模型,计算了各相复合横担在不同方案下的电位、电场分布,设计了各相复合横担的均压屏蔽装置,优化了均压屏蔽装置的结构参数。电场计算结果表明优化后的均压屏蔽装置能使复合横担各关键位置电场强度满足控制要求,真型塔头电晕试验结果表明复合横担绝缘子及金具在1.2倍试验电压下未发现可见电晕放电,可应用于实际工程。

标准雷电压下750kV复合横担暂态电场计算

电力设备在雷电冲击电压下的暂态电场分布多采用求解雷电冲击峰值电压下的静电场分布来近似替代。因此,研究了750kV复合横担在雷电压下的暂态电场分布,提出了暂态电场分布的分频域计算方法;试验测量并定量拟合了复合横担各材料的介电谱数据,得到了暂态电场计算中各材料在雷电压各直流分量及各谐波分量下的计算参数;计算分析了750kV复合横担在标准雷电压下的暂态电场分布,对比分析了传统方法与分频域方法在雷电压峰值时刻的计算结果。研究发现:两种方法所得复合横担各组件承受电压相近,各金具表面最高场强的差值百分比在0.58%~2.92%之间,绝缘子护套端部表面场强最大差值百分比接近18%,支柱绝缘子内部场强差值百分比在–4%~6%之间。该研究可修正传统方法的计算结果,并为复合横担的绝缘设计提供计算依据。

采用多目标优化方法和人工鱼群算法的750kV复合横担均压屏蔽装置结构优化

750 kV复合横担的运行电压等级高、绝缘结构复杂,部分关键位置场强较高,易发生电晕放电,需配置合理的均压屏蔽装置。其结构优化可归结为多目标、多参数的优化问题,采用常规的优化方法效果不佳。为此,运用基于人工鱼群的多目标优化算法,并结合有限元子模型计算技术,建立了均压屏蔽装置的多参数、多目标优化数学模型,优化得出了满足场强控制要求的均压屏蔽装置配置方案。研究结果表明:采用子模型所需计算时间仅为全模型的1.51%,并且与全模型计算结果的差值<5%;经上横担优化得出的配置可沿用至其余两相。研究方法可有效解决大场域、多介质的绝缘结构优化问题,研究成果已成功应用于实际工程,经紫外成像仪测量,未发现可见电晕放电。

复合横担杆塔不平衡张力调节装置及其设计方法研究

针对复合横担杆塔易承受较大不平衡张力的问题,设计了一种杆塔不平衡张力自动调节装置,结合装置特点构建了不平衡张力计算方程组,提出了迭代求解方法,分析了装置结构参数对不平衡张力调节效果的影响规律。研究表明不平衡张力调节装置可有效降低在断线或不均匀覆冰工况下挂点处的最大不平衡张力。

35kV复合横担绝缘子结构特点及运行稳定性

介绍了新研制的35kV复合横担绝缘子的结构特点、电气性能和机械强度；根据试验结果，重点分析了该产品各项性能长期运行的可靠性和稳定性。

新型复合横担在1000 kV特高压输电铁塔的应用

受城乡规划及线路走廊制约,目前输电线路路径选择日益困难。利用复合材料的绝缘性能,采用复合材料横担取代传统的型钢横担,不但能够减小线路走廊宽度、降低走廊清理难度,同时还能降低塔高、节约塔材,从而取得良好的社会效益和经济效益。结合复合横担在1 000 k V特高压线路工程中的应用研究,在复合横担的电气方案、结构方案、经济性分析等诸多方面进行了初步的分析研究,给出了复合横担塔头布置方案、横担长度、横担夹角等研究结论。在走廊拆迁量较大的区域,通过比较,使用复合横担铁塔具有更明显的经济效益。

复合横担在1000kV特高压交流输电双回路铁塔中的应用探讨

主要对复合横担应用于特高压交流输电线路的意义及可行性作了分析论证。从复合横担材料及结构的电气性能、电磁环境影响、复合材料构件受压承载性能等方面出发,分析论证了复合横担应用于特高压交流输电线路的主要制约因素,并结合工程实际情况,提出了推荐复合横担杆塔的设计方案并分析其经济效益。

750 kV复合横担外绝缘特性试验研究

复合材料横担凭借其耐污性、耐雷性优良、重量轻、便于安装等优点,在架空输电线路中具有大规模应用的潜力。为了深入研究复合横担绝缘子的外绝缘特性,实现在750 kV交流输电线路上改造应用的目标,采用750 kV复合横担真型塔头试品,通过模拟系统操作过电压和雷电过电压对试品进行塔头冲击电压试验,同时在大型环境气候试验室开展了全尺寸复合横担绝缘子人工污秽工频电压试验。试验结果表明该复合横担塔头绝缘强度可以满足我国西北地区海拔1 500 m条件下的750 kV交流输电线路运行要求。