高海拔特高压变压器均压环结构设计

特高压变压器在投运前需要进行严格的交接试验以保证其能安全可靠运行,而变压器上均压环的均压能力会影响交接试验的准确性。高海拔环境下均压环结构出现问题时其均压能力会发生变化,因此研究设计面对不同状况都能有良好均压能力的均压环尤为重要。文中首先采用COMSOL软件搭建了500 kV变压器耐压试验回路三维模型;其次研究均压环的管径、环径和环间距变化对均压环均压能力的影响;最后研究均压环在毛糙状态下的均压能力变化。研究发现在均压环管径和环径增大或环间距减小时,均压环均压能力会增强,其中管径改变带来的影响最大;均压环为毛糙表面时其均压能力会显著下降,其中粘附圆锥颗粒时均压能力下降最显著,凹陷时下降最少,说明均压环表面越平整,均压能力越好。该研究能为高海拔特高压变压器均压环设计相关工作提供一定帮助。

考虑防鸟的330 kV架空线路复合绝缘子屏蔽环安装应用研究

针对330 kV架空输电线路复合绝缘子高压端因安装屏蔽环或均压屏蔽环,增加了鸟粪短接高低压端间绝缘距离的问题,搭建仿真模型分析高压端无均压环或屏蔽环、高压端有均压环和圆形屏蔽环、高压端仅有三角形屏蔽环三种工况下复合绝缘子表面电场分布及场强变化情况,进而分析拆除高压端均压环或屏蔽环的可行性。结果表明,在高压端仅安装三角形屏蔽环或不安装屏蔽环时,复合绝缘子高低压端最大场强分别为26.72 kV/cm、27.92 kV/cm。结合上述结果,给出了宁夏不同地区330 kV架空输电线路屏蔽环安装运维建议。

特高压复合绝缘子电场计算及基于神经网络遗传算法的均压环结构优化设计

为了满足超/特高压大容量输电技术的发展需求,研究复合绝缘子的电场分布,寻找合理的电场优化措施已成为影响输电线路安全运行的关键因素。利用有限元法(FEM)建立了工程实际应用情况下特高压(UHV)交流输电线路复合绝缘子的单串、双串和V串电场计算模型,在考虑横担、分裂导线和均压环及其金具连接情况下,对复合绝缘子的电位和沿面电场分布进行了计算。针对特高压复合绝缘子电位分布极不均匀,且最大沿面电场强度大大超过电晕起始场强的情况,分析了不同的均压环配合方式对复合绝缘子沿面电场分布的影响。针对单串绝缘子下的计算结果,引入神经网络遗传算法(BP-GA),对均压环的结构参数进行了优化设计,利用BP神经网络的高度非线性映射能力直接计算遗传算法的适应度函数值,解决了穷举法计算时间冗长的问题。计算结果表明:加装均压环能够大大降低最大沿面电场强度,明显改善复合绝缘子沿面电位和电场的分布;通过遗传算法优化后的均压环结构参数,能使均压环表面场强和绝缘子沿面场强均小于电晕起始场强,为特高压绝缘子均压环的选取提供了一种可靠、实用的设计方法,可为我国特高压输电线路外绝缘优化设计提供新的参考。

1000kV交流复合绝缘子均压环参数设计

为了将1000kV交流特高压输电线路复合绝缘子沿面电场分布控制在合理的范围内,根据复合绝缘子的特点,采用场域分解的方法将三维无界场域分解成有界子区域,选择使用有限元法进行1000kV交流输电线路复合绝缘子串沿面电位、电场分布计算及均压环参数优化设计。应用ANSOFT软件建立1000kV交流线路带杆塔、导线的全三维模型,研究了均压环的管径、环径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场强度的角度出发得到了均压环结构参数的配置方案。三维计算结果表明,安装了均压环后,复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均可以满足要求,绝缘子沿面电位分布的均匀性也得到了提高。金具可见电晕和无线电干扰试验的结果表明,高压端金具和均压环的起晕电压、无线电干扰均符合国家标准要求。

基于有限元和神经网络方法对超高压合成绝缘子均压环结构优化的研究

针对超高压输电线路合成绝缘子所用的均压环,提出了一种优化其结构参数的方法。这种方法首先利用渐进边界条件解决了绝缘子电场模型的开域问题,然后以有限元方法计算出均压环各个参数对绝缘子电场分布的影响,并以此确定了均压环结构优化目标;在此基础上,利用神经网络拟合了均压环各结构参数与优化目标之间的关系,并以此得出均压环结构参数的最优解,解决了穷举优化方法的计算时间冗长的缺点。优化后的均压环使得绝缘子和均压环的表面电场强度均小于电晕起始场强。

±800kV线路直流复合绝缘子均压环结构研究

为控制复合绝缘子表面电场,用有限元法建立的输电线路直流复合绝缘子三维电场计算模型研究了影响复合绝缘子表面电位和电场分布的因素及均压环的半径、管半径和抬高距离对绝缘子电场分布影响的规律,从控制电场角度得出了合理的均压环结构参数。针对特高压复合绝缘子的电场分布特点提出的一种应用于±800kV直流复合绝缘子的大小双均压环结构参数的计算结果表明,双均压环可更好地改善绝缘子端部电场分布。该研究结果可供设计±800kV直流特高压线路的外绝缘参考。

基于电路等效变换的绝缘子串电压分布研究

笔者提出了一种新的基于电路等效变换的绝缘子串电压分布计算方法,不仅具有与电网络法相媲美的普遍适用性,还具有极高的计算效率,易于被各种语言编写成仿真计算程序。通过人工污秽实验确定了绝缘子在各种工况下(良好、劣化、洁净、染污)的基波电容和基波电阻范围,为仿真计算提供了实验依据。运用文中方法和实验数据对某500 kV线路绝缘子串电压分布进行了仿真计算,计算结果和实测一致。对1 000 kV特高压绝缘子串电压分布研究表明,应该在绝缘子串靠近高压导线一侧安装均压环,当安装位置在第3、4片绝缘子之间(即罩入深度为3),均压环与绝缘子串之间的设计杂散电容约13 pF时,均压效果较好。

基于电网络法的特高压交流悬式瓷绝缘子串均压环的研究

特高压交流输电线路悬式单垂瓷绝缘子串在无均压环时导线侧前两片的电压承担率分别为14.4%和11.1%,其电压分布极不均匀。利用电网络法对特高压悬式瓷绝缘子串均压环的尺寸及罩入深度进行了优化计算。结果表明:为了达到更好的均压效果,均压环对绝缘子的杂散电容应在不超过33!F时尽量大;两端应各安装一个均压环,其罩入深度为三片绝缘子时,均压效果最好;在工程中,应选用三角形排列酒杯塔,以减小三相绝缘子串电压分布的不一致性。

合成绝缘子沿面电场计算与均压环优化设置的研究

介绍了计算合成绝缘子沿面场强的简化模型;在此模型的基础上,给出了利用二次插值有限元法计算合成绝缘子沿面电场的分布情况结果,并对不同安装参数下均压环对合成绝缘子沿面电场强度的影响进行计算研究,最终给出了不同电压等级下有效改善绝缘子电场分布的均压环推荐参数。

高海拔地区高压直流屏蔽金具电晕特性

随着高压直流屏蔽金具国产化的推进,越来越多的国产金具如屏蔽环等逐渐应用到换流站中,而屏蔽环电晕起始特性随自身尺寸变化规律目前尚不清楚。为研究屏蔽环的电晕特性,依据±500 k V木家换流站和昭通换流站阀厅典型屏蔽环的尺寸,设计了环径分别为600、800、1 000 mm的3组屏蔽环,在昆明南网特高压试验基地(海拔约为2 100 m)开展试验,采用阶梯升压方式对屏蔽环加载电压,通过紫外成像仪判断屏蔽环是否发生电晕,以确定对应的电晕起始电压,并根据试验布置建立3D电场仿真模型,采用有限元数值仿真方法,计算出各屏蔽环对应的电晕起始场强。通过对屏蔽环电晕特性的分析研究得出屏蔽环电晕起始电压与场强随环径、管径的变化趋势,并给出各典型尺寸屏蔽环在高海拔地区的电晕起始控制场强,其中最小的起晕场强控制值>21k V/cm,这为实际工程提供了校核参考数据,并为屏蔽金具的国产化设计和选型提供参考。

500kV港城变电站外绝缘放电原因分析

通过绝缘子表面污秽状况调查、人工污秽试验和电场计算来分析500kV港城变电站外绝缘严重放电的原因,认为港城站设备上附着有含糖污秽,导致外绝缘某些区域电场增强,从而引起比较强烈和普遍的放电现象。以人工污秽试验研究了含糖污秽与不含糖污秽的放电机理,同时探讨防污闪涂料对于削弱港城站外绝缘放电的效果和长期性能。文章还基于电场计算结果提出了改善电场分布的均压环参数选择建议。

淋雨条件下220kV绝缘子均压环电晕放电特性研究

淋雨被认为是影响输电线路电力设备运行安全的关键因素之一,严重威胁供电可靠性。文中针对220 kV绝缘子均压环,研究了其在干燥与淋雨两种状态时工频交流电压下的电晕放电特性。对两种状态下的放电起始电压、放电重复率以及平均放电量进行了统计和对比分析。同时对两种状态下的放电紫外图像进行了拍摄,统计总结了放电光子数随外施电压的变化规律。建立有限元仿真模型,对不同状态下均压环表面电场进行了仿真计算。试验结果表明,淋雨状态下放电起始电压比干燥状态下低,放电PRPD谱图分布范围更广,放电重复率与平均放电量更大。随着外施电压升高,均压环表面放电光斑区域面积逐渐增大,淋雨条件下放电位置处的光斑区域面积大于干燥条件下放电区域面积。仿真结果表明雨水在均压环表面凝聚导致局部电场畸变,使得均压环表面起晕电压降低。研究可加深认识淋雨环境对电气设备绝缘性能的影响机制。

特高海拔500kV变电站绝缘子串均压环的电晕特性

为了满足高海拔变电站金具防晕降噪的要求,使金具具有良好的电气性能,运用Ansys软件和紫外成像仪重点研究了500kV变电站典型门型构架吊管母V型绝缘子串均压环的电晕特性。首先建立静电场有限元模型进行仿真计算,然后对均压环表面最大电场强度进行海拔校正和均压环结构优化。计算结果表明,均压环表面最大电场强度出现在近管母终端球端拐角处,管径130mm的均压环可以满足海拔高度4 000m处变电站的运行要求。为了对计算结果进行验证,采用与计算模型相同参数的均压环,运用紫外成像仪在平原地区和高海拔地区进行了可见电晕试验研究。试验结果表明,均压环电晕起始电压和电晕熄灭电压都明显高于标准要求值,电晕起始部位在均压环拐角处,与计算结果一致。因此,经过优化后的均压环具有较好的电晕特性,可以满足高海拔变电站的运行要求。

500kV紧凑型线路悬垂复合绝缘子均压环电晕抑制分析

500kV紧凑型输电线路部分均压环由于结构设计和安装方式不合理,电晕现象严重,需要对其结构进行优化和改造以抑制电晕放电。为此,使用紫外成像仪沿线观测导线和杆塔金具,找出了有明显电晕现象的均压环,确定了放电位置和强度,运用三维有限元方法建立了紧凑型直线塔模型,计算了该均压环的电场分布,分析了其球头和环体产生电晕的原因,提出了均压环的结构优化方案,将环表面最大场强由3868V/mm降低至2475V/mm。根据优化方案制造的新均压环挂网运行后的结果表明,球头和环体无电晕,防晕效果显著。该研究可为今后超、特高压线路防晕金具的设计、制造和安装提供研究经验和思路。

330 kV输电线路均压环优化研究

通过有限元法建立均压环仿真计算模型,对4种不同管径以及2种不同曲率半径330 kV交流输电线路均压环表面场强进行计算分析,在特高压户外试验场以及特高压交流试验基地环境气候实验室开展均压环可见电晕试验研究,获得不同结构型式均压环表面电场分布规律、结构优化试验对比结果以及不同海拔条件下均压环电晕起始电压特性曲线。研究结果表明,通过优化均压环管径以及曲率半径方法,可有效降低均压环表面电场强度,提高电晕起始和熄灭电压,推荐校正算式校正误差小于GB311.1-1997和IEC60071-2:1996所提方法,可为高海拔地区输电线路均压环选型及优化设计提供参考依据。

耐电晕材料合成及耐电晕机理研究进展

采用耐电晕材料作为变频电机的漆包线绝缘是延长变频电机使用寿命的重要途径之一。在综合国内外公开发表的相关文献的基础上,对耐电晕材料的合成、耐电晕机理进行了评述,并指出目前我国在耐电晕材料的研究和产业化过程中存在的问题及今后的发展方向。

750kV高压电抗器笼式出线结构均压特性研究

750 kV变电站内高压电抗器多采用笼式分裂导线与管母连接,该结构形式较为复杂,容易发生严重的电晕放电,既造成功率损耗,又给周围环境带来可听噪声和无线电干扰,因此有必要对高压电抗器出线结构采取一定的防晕措施。采用三维有限元法,对750 kV变电站高压电抗器出线回路进行仿真计算,得出其三维电位及电场强度分布规律,计算笼式出线各分裂导线表面的电场强度分布情况,分析不同屏蔽环配置对其分布的影响,提出高压电抗器笼式出线结构的屏蔽环配置建议。研究成果有效改善了750 kV高压电抗器笼式出线结构的均压特性,已在甘肃白银750 kV变电站的设计和建设中得到应用。

750kV同塔双回紧凑型线路均压环的优化研究

输电线路玻璃、瓷绝缘子及复合绝缘子串均存在高压端绝缘子电位差过高的问题,尤其对于紧凑型线路,由于三相导线布置于同一塔窗内,绝缘子电压分布不均匀的问题更加突出。为了改善紧凑型线路绝缘子串电位分布,将优化计算与试验相结合,对紧凑型线路上相、下相导线侧不同参数的瓷绝缘子均压环进行了电晕试验和电位分布测量,获得了不同均压环的电晕特性和相应的电位分布图。试验结果和计算吻合,表明增大均压环管径、提高上扛位置可以改善紧凑型线路绝缘子串电位分布。

均压环对复合绝缘子陡波试验的影响

为研究均压环对复合绝缘子陡波试验的影响,利用一支110kV复合绝缘子,开展了有、无均压环情况下高压端陡波试验对比研究,对两种情况下的陡波电压幅值、陡波电压陡度进行了分析。试验结果表明,均压环的存在使陡波试验复合绝缘子发生击穿时,芯棒承受的电压幅值降低,均压环对陡波试验陡度无影响,建议复合绝缘子陡波试验在去除均压环后进行。

特高压直流分段式复合绝缘子应用研究

800 kV特高压直流输电线路杆塔可能采用分段复合绝缘子,针对采用分段式复合绝缘子可能带来的各种技术问题,开展了800 kV直流线路V型分段式复合绝缘子串电场计算及均压特性、塔头空气间隙操作冲击放电特性和电晕特性试验等方面的研究。研究结果表明,V型分段式复合绝缘子串中间连接金具配置小均压环后,能有效改善中间金具端部的电场强度;操作冲击试验与单边采用单支绝缘子组成的的V型串塔头间隙没有明显差别,但放电路径会受到影响;中间金具在1 050 kV电压下均无电晕产生。根据研究结果,若特高压直流工程使用V型分段复合绝缘子,高、低压侧均压环配置仍可沿用特高压直流V型整支复合绝缘子的均压环配置方案,推荐直流分段式复合绝缘子的中间连接部位分别安装小均压环,以避免电弧对复合绝缘子端部压接区的影响。研究成果为后续特高压直流工程的设计和绝缘子选型提供技术依据。