电瓷绝缘子破损对整串场强电位分布的影响研究

在电力输电系统中,电瓷绝缘子是重要的组成部分。电瓷绝缘子具有较强的脆性,在使用过程中因外界环境的诸多因素以及长期运行的损耗,很容易受到外界的影响而出现破坏,而不同的破坏位置对电磁绝缘子产生的影响值也不同。基于此,笔者分析了电瓷绝缘子破损与电位分布的原理,阐述了电瓷绝缘子破损种类以及产生的原因,通过建模的方式对电瓷绝缘子破损对整串场强电位分布影响进行分析,旨在为电力输电系统运行和维护提供参考。

云闪放电对云内电荷和电位分布影响的数值模拟

我们应用改进的随机闪电参数化方案,对两次雷暴的起、放电过程进行了二维12.5m和250m分辨率云闪模拟试验,分析表明高分辨率模拟的云闪通道几何结构、延伸范围和最大垂直电场变化等特征与观测结果更为一致,并且揭示了云闪放电重新配置云内电荷分布和空间电荷中和过程的一种新的物理图像:(1)云闪的直接物理效应是在已有的空间电荷区内沿着放电通道沉积异极性电荷、形成复杂的空间电荷分布,有效地导致云中电位和场强绝对值及静电场能量剧烈下降,使放电终止.其中:放电后在闪电通道经过主要区域,电位降到±30MV之间,垂直电场强度也降到±20kV.m-1之间,一次正或负云闪估计消耗掉107～1010J静电能;(2)云中电荷中和不是正、负空间电荷简单地直接相互抵消的瞬态过程,而是广泛分布的云中空间电荷与通道沉积的异极性电荷通过湍流交换、平流输送、重力沉降以及起电等多种因素逐渐混合并部分被中和的一个后续慢过程,其弛豫时间典型值在14～44s之间,在此期间通道感应电荷总量下降到50%以下.并残余部分电荷参与后续放电前高空间电荷密度和强电场的重建过程.

±500 kV直流复合绝缘子的电位分布特性

为研究±500 kV直流复合绝缘子的电位分布特性,采用动电容测量法,运用直流线路绝缘子串电位分布测量表,选用FXBZ-±500/300型棒形悬式复合绝缘子作为试品,对比了±500 kV高压直流输电线路工程双悬垂串、双V形串复合绝缘子与单串绝缘子的电位分布特性,发现±500 kV直流双联复合绝缘子串因具有邻近效应而使得其高压端部的分布电压较单串而言要高。根据不同罩入深度、不同组装方式下的均压装置对双联复合绝缘子电位分布特性的影响,给出了双联直流复合绝缘子均压装置合理的结构尺寸和安装形式,可指导电力系统正确选用复合绝缘子均压装置。

杆塔接地体冲击电位分布特性的模拟试验

为研究雷击杆塔时经接地体泄散的雷电流在杆塔周围地面产生的电位分布及其影响,采用模拟试验的方法,在半球形接地池中对不同幅值冲击电流作用条件下几种典型形状杆塔接地极周围的地面电位分布特性进行了试验研究,测得了相应的等电位分布曲线。将所得电位分布曲线按模拟比进行换算后,估算出接地极附近地面可能作用于人体的暂态跨步电压。通过对比现有雷电流幅值概率分布的研究结果得到:雷击杆塔时有较大概率在杆塔周围地面形成可能危及人身安全的暂态跨步电势。该结论对杆塔接地体的结构设计、改进及人口密集的城市地段的杆塔安全防范措施的制定具有指导意义。

金属储罐底板外侧阴极保护电位分布的数值模拟

采用混合控制的极化理论描述了阴极极化特性,利用数值计算软件模拟了5种辅助阳极埋设方式下罐底外侧的阴极保护电位分布,并对不同阳极埋设方式下电阻率和罐径对电位分布的影响进行了对比,为罐底阴极保护电位分布效果的判定和阳极布置方式的选择提供了依据．

1000kV瓷外套MOA电位分布计算与试验

MOA是积极开展1000kV交流特高压电网建设不可缺少的电力设备之一。为研究1000kVMOA的杂散电容分布变化对电位分布的影响及均压措施的选取,依据实体模型建立了支柱式避雷器的2D轴对称有限元模型,对其电位分布进行了计算;分析了影响避雷器电位分布的多种因素,以电阻片电压偏差为目标函数对均压措施进行了讨论。在避雷器最大持续运行电压下,用光纤-电流法测量避雷器中电阻片轴向电压分布的结果与计算结果相比较,结果表明理论计算值与实际测量值趋势基本一致,最大偏差为7.7%。最后给出了电压偏差分布较为合理的一种结构设计方案。

500 kV线路ZnO避雷器电位分布计算与试验分析

采用一种新的模拟面电荷—表面电荷法对研制的两种５００ｋＶ悬挂式ＺｎＯ避雷器阀片柱沿面电位分布进行了计算。计算与现场实测结果进行对比，验证了计算结果的正确性。

750 kV绝缘子串电位分布仿真及试验研究

采用有限元数值分析法,针对750 kV交流输电线路绝缘子片数及均压环配置,对绝缘子串电位分布进行了计算分析,比较了均压环均压深度、环径、管径及绝缘件介电常数对绝缘子电位分布的影响;对典型配置绝缘子"I"串进行了电位分布的测量研究,并将试验和计算的结果进行了对比分析。研究表明,均压环均压深度及环径对绝缘子电位分布影响较大,均压环管径及绝缘件介电常数对电位分布影响不明显;试验与计算的绝缘子最高分布电压百分比基本一致。

特高压无间隙金属氧化物避雷器均压电容柱电位分布研究

超、特高压避雷器电位分布的改善通常采用综合均压措施,即在高压端加均压环,同时在避雷器元件上并联均压电容柱。虽然均压电容柱能有效改善避雷器电压分布,但也带来了性能难以检验及参数选择不当会使避雷器运行可靠性下降等诸多不安全因素。通常均压柱中电容器电容比避雷器电阻片电容小很多,电容柱自身的电位分布比电阻片柱更不均匀,局部电容器的荷电率很高,会导致其加速老化,直至毁坏。文中采用有限元法建立1 000kV交流系统无间隙金属氧化物避雷器挂网运行时的三维仿真模型,在给定的均压环配置基础上,计算分析了均压电容柱的电位分布,得出电容值和电容器、垫片的排布对电容柱电位分布的影响显著,特别是避雷器元件两端靠近法兰的电容器承担的电压需要关注,必须合理选择电容器参数,为特高压避雷器均压电容器参数的合理选取提供参考依据。

有限差分法计算海底管道阴极保护时的电位分布

测量了并用有限差分方法（ＦＤＭ）汁算了在装有海泥的槽中被保护海底管道表面的电位分布以及电位分布随保护时间的变化．计算结果与测量结果吻合得很好，这说明ＦＤＭ能够应用于海底管道阴极保护电位分布计算．

铁路贯通地线雷击瞬态土壤散流及电位分布的计算

为研究贯通地线的瞬态电位分布和土壤散流规律,用无限水平延长接地模型代替贯通地线,在冲击电流下求取其有效散流长度。通过改进电路模型求得了贯通地线的分段电流和土壤散流值,并提出了利用电轴法结合火花放电效应求解指定点电位的方法。实例结果表明,在给定的参数条件下,在接地体中传播约60m泄漏了注入电流总值的99%;贯通地线电流注入点电位达到58.68kV;火花最大放电半径约为14cm。和传统计算方法相比,该计算方法考虑了雷电流在贯通地线中的衰减,以及土壤中火花放电造成的导体等效半径的增大,使得计算结果更趋近实际值。考虑火花放电的影响后,分段电轴法计算得到的贯通地线周围土壤的横纵电位分布规律不变,幅值减小约10%。

应用有限元法计算覆冰合成绝缘子电位分布

为研究合成绝缘子的电气特性,应用有限元法计算了具有开域边界的220kV覆冰合成绝缘子的电场和电位分布。通过设置人工截断边界,将开域电场问题转化成有界域电场问题并在人工截断边界上采用渐近边界条件,利用femlab商用软件对覆冰合成绝缘子建模,计算改变冰棱的空气间隙长度及位置后的电场和电位分布,进一步研究冰棱表面水膜对电场和电位分布的影响。研究结果表明,冰棱完全桥接时电场和电位分布变化最大;冰棱在绝缘子伞裙外沿分布的位置不同,对电场和电位分布的影响也不同;水膜的出现使得覆冰合成绝缘子沿面的电场和电位分布进一步发生畸变;与传统瓷、玻璃绝缘子相比,合成绝缘子具有重量轻、强度高、耐污性能高、运行维护方便等特点。

750kV同塔双回输电线路瓷绝缘子串电位分布数值分析

确定输电线路绝缘子串电位分布对绝缘子的设计及运行、维护很重要。根据线路实际情况,考虑铁塔、分裂导线、均压环、避雷线等因素的影响,建立了750kV同塔双回输电线路绝缘子串电位分布三维电场有限元仿真计算模型,采用场域分割的方法将开域场转化为闭域场,并在场域边界上引入渐进边界条件。分析讨论了分裂导线、铁塔、避雷线、均压环、绝缘子型号、悬挂方式、导线排列方式等因素对绝缘子串电位分布的影响。结果表明,分裂导线、铁塔对绝缘子串电位分布影响较大,分析计算时不可忽略;均压环能够显著改善绝缘子串的电位、电场分布;避雷线、绝缘子型号、绝缘子串悬挂方式、绝缘子材质等因素对不同位置的绝缘子串电位分布均有影响。

覆冰复合绝缘子电位分布有限元仿真

国内外对覆冰复合绝缘子电位电场分布研究甚少,研究覆冰复合绝缘子电位分布与选择合理均压环参数,对覆冰地区复合绝缘子设计运行维护具有重要的参考价值。本文利用Ansys12.0软件,采用准静态场有限元法开展了覆冰形态对220kV复合绝缘子电位畸变影响研究。建立220kV复合绝缘子二维轴对称模型,研究了大伞桥接前后冰棱长度,覆冰厚度对复合绝缘子电位影响,对比分析了干冰湿冰情况下沿面电位分布,同时,探讨了均压环几何参数对覆冰复合绝缘子电位分布影响规律。结果表明:桥接前,随冰棱长度增加,冰棱间等电位分布线愈密集;桥接后,全部大伞被冰棱桥接时电位分布畸变最严重;复合绝缘子湿冰电位分布比干冰更不均匀,干冰受冰厚影响比湿冰更明显;最后提出改善覆冰复合绝缘子电位分布的均压环几何参数。

1000kV立柱式氧化锌避雷器三维电位分布计算及均压环设计

基于区域分裂思想,采用虚拟半球面耦合边界将三维上半空间无界域划分成耦合面内子区域与耦合面外无界子区域。其中,对耦合面内子区域采用传统有限元法离散;而将耦合面外无界子区域当作一个大单元,采用满足拉氏方程的本征解作为该大单元的插值函数,这样从根本上解决了有限元法难以离散无界场域的问题,从而形成了求解三维上半空间无界域静电场问题的一种新方法:有限元–解析结合解法。采用该方法对1000kV立柱式氧化锌避雷器三维电位分布进行了数值计算,讨论了影响电阻片电压承担率的多种因素。最后,给出了一种较为理想的均压环结构并得到了试验验证。

新型500 kV金属氧化物避雷器电位分布研究

避雷器并联均压电容可以降低其电压分布不均匀系数,但同时也会带来外套管径变大、电场分布变为非轴对称、性能难以检验及运行可靠性下降等诸多不安全因素,因此使用均压电容往往得不偿失。随着金属氧化物电阻片性能的提高,500 kV避雷器去掉均压电容已成为一种趋势。笔者研究了一种新型500 kV金属氧化物避雷器,通过合理设计均压环完全可以解决避雷器电压分布不均匀的问题。

RTV和增爬裙对支柱绝缘子电场和电位分布影响的研究

RTV涂层和增爬裙在电力系统外绝缘中多有应用,研究其对电场、电位的影响对施工以及运行都具有指导意义。以110 kV瓷支柱绝缘子为例,在ANSYS中建立了其真实模型,基于静电场有限元分析了RTV涂层厚度,增爬裙的数目、位置、形状对最大电场、沿绝缘子表面场强/电位的影响。结果表明:RTV涂层和增爬裙不改变电场和电位的整体分布,有RTV涂层后场强略有下降,随RTV涂层厚度的增加最大场强和沿面场强略有下降;随着增爬裙片数、位置、厚度和外径的变化沿面场强/电位有所变化,且随其外径和高场强区片数的增加沿面场强减少更明显。所得结果对RTV涂层和增爬裙的应用具有一定指导意义。

钢轨电位分布模型及仿真

随着电力机车牵引电流不断增大,钢轨电位过高成为突出问题.本文通过建立直供方式下钢轨电位的分布参数模型,并用MATLAB进行仿真,得出了钢轨上电位和电流的分布情况.分析了主要参数对钢轨电位分布的影响;考虑机车本身的影响,引入了机车系数来修正钢轨电位峰值.最后给出了在通常情况下钢轨电位计算值和实际值的比较,验证了模型的正确性.

海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的有限元法计算

了解阴极保护电位分布是合理设计阴极保护工程的必要条件和评价阴极保护效果的重要依据。本文应用有限元素法(FEM)计算海洋平台复杂节点表面的阴极保护电位分布。在实验室通过边界条件试验建立数学模型,计算海水中被保护的I,Y,K型复杂节点电位分布情况。计算结果与测量结果吻合得很好,说明FEM能够应用于海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的计算,所获得的边界条件合理。

可控避雷器的静态电位分布计算方法

可控避雷器的晶闸管开关中晶闸管的等效电容CT随端电压UT的变化而变化,在计算可控避雷器静态电位分布时,须考虑该特点。将"场路结合法"与CT随UT的变化规律相结合,提出了可控避雷器静态电位分布计算方法,即先建立受控元件、固定元件和晶闸管均压电阻的电场数值计算模型,求出等效杂散电容网络;再通过试验检测和曲线拟合,求出晶闸管CT和UT之间的函数关系;然后建立可控避雷器等效电路模型,将CT和UT之间的函数代入电路模型中,通过反复迭代,求得各电极电位UFi与避雷器端电压Us之间的函数;最后将UFi与Us之间的函数代入电场数值计算模型中,求出可控避雷器静态电位分布随Us的变化规律。经试验验证,该计算方法用于求解可控避雷器静态电位分布是有效的。