高海拔地区直流耐张绝缘子布置方式对其污闪特性的影响

绝缘子污闪特性的研究主要集中在悬垂Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅴ型布置的瓷、玻璃绝缘子,对水平耐张布置绝缘子的污闪特性研究较少,为此在1970m高海拔试验基地分别试验研究了水平耐张布置和悬垂Ⅰ型复合绝缘子和长棒形瓷绝缘子2种直流绝缘子人工污秽闪络特性的影响。结果表明:布置方式对绝缘子直流污闪特性影响不同;在不同污秽程度下,复合绝缘子悬垂Ⅰ型布置的均匀升压法,直流污闪电压比水平布置时高3.9%～9.3%;长棒形瓷绝缘子水平耐张布置的恒压升降法直流污闪电压比Ⅰ型布置时高2.76%～26.1%。最后用高速摄影机拍摄了绝缘子放电发展过程,探讨了2种布置方式对复合绝缘子与长棒形瓷绝缘子直流污闪特性不同影响规律的原因。

高压直流输电线路耐张串用长棒形悬式瓷绝缘子的机械特性

耐张串对绝缘子提出了更高的要求,目前主要采用盘形瓷绝缘子和玻璃绝缘子,但是瓷绝缘子和玻璃绝缘子为了防污闪,都设计得很长很重,瓷绝缘子的零值问题更是非常突出。长棒形悬式瓷绝缘子是一种性能优良的绝缘子,在高压直流输电线路耐张串上有着广泛的应用前景。为此,结合Ansys力学软件通过计算和力学试验,分别研究了长棒形悬式瓷绝缘子在集中力作用下的力学特性、在均布力作用下的力学特性、在扭转力作用下的力学特性、拉伸破坏特性以及端部附件的机械安全问题,最后得出结论:长棒形悬式瓷绝缘子的静态力学特性能够满足高压直流输电线路耐张串的要求,从机械性能上来讲,可以应用在高压直流输电线路耐张串上。

多串并联绝缘子交直流污闪特性

特高压等级线路中为满足机械特性的需要而应用到多串并联形式的绝缘子串。为此,分别在交流和直流电压下通过人工污秽试验研究了多串并联绝缘子的污闪特性,试验中分别采用了2联、3联、4联以及6联的结构。试验结果表明,多串并联绝缘子的污闪电压比单串低,其原因除了绝缘子并联串数的增加导致其污闪概率的升高外,还受到并联串间放电产生的电离空气的影响。并联数<4时,多串并联绝缘子的污闪电压比单串降低约4%;并联数≥4时,污闪电压降低超过10%。建议在实际工程中使用多串并联的形式时,将瓷绝缘子的片数在原基础上增加8%,复合绝缘子的串长增加5%。研究结论可为特高压输电线路外绝缘的设计与建设提供参考。

污秽中CaSO_4质量分数对瓷绝缘子串泄漏电流特性的影响

泄漏电流是表征绝缘子绝缘状态的重要参量之一,国内外进行了较多研究工作,但分析污秽中CaSO_4质量分数对染污绝缘子泄漏电流特性影响的研究较少。为此,以7片双伞型悬式瓷绝缘子XWP2-160为试品,在人工雾室中进行了人工污秽试验,研究了CaSO_4对绝缘子泄漏电流的影响规律。研究结果表明:由于CaSO_4是微溶的电解质,所以未能溶解的CaSO_4等效为灰的作用,随着CaSO_4质量分数的增加,泄漏电流峰值呈负指数幂形式降低;泄漏电流峰值出现时间呈正指数幂形式增加;闪络电流值略微减小;泄漏电流脉冲次数呈线性减小;临闪电流呈负指数幂形式减小。研究结果对污秽绝缘子闪络特性的分析、机理的认识有着重要意义,可为输电线路外绝缘设计和运行维护提供参考。

基于紫外成像和改进YOLOv3的瓷悬式绝缘子放电严重程度评估

悬式瓷绝缘子是电力系统使用量较大的电气设备之一,长期工作于电、热和应力等环境下会导致其绝缘性能降低,从而威胁电力系统的安全稳定运行,因此亟需开展其放电评估研究。为此,搭建了基于紫外成像的绝缘子污秽放电诊断软件和硬件平台,得到了绝缘子放电的相对光子数、相对光斑面积和相对泄漏电流等紫外量化参数,采用损失函数改进的YOLOv3进行了放电严重程度的评估,实现了基于网络超参数和激活函数的网络参数调优。研究结果表明:基于自定义的紫外量化参数和放电参数的"Insulator","Medium","Bad"和"Worse"这4个放电状态分类具有较好的适用性;在网络训练和识别过程中,采用AP-loss误差函数对网络进行优化,经过1000次迭代,其网络误差相比于交叉熵损失函数降低了88.5%,相比于focal loss降低了54%;基于分类准确度、平均准确度均值和召回率等表征参数研究,优化了网络学习率等调参策略和激活函数的选取原则,在测试集上的准确度提高了2.5%。论文方法和结论对现场瓷绝缘子污秽放电评估检测具有一定的工程指导意义,可为低值零值绝缘子的研究提供参考。

三类高强度悬式瓷绝缘子的成分和物相分析

为探讨高原牌 70kN和进口 12 0、2 10kN瓷绝缘子的成分和结构性能 ,文中采用原子吸收光谱 (AAS)和X射线衍射 (XRD)方法 ,对三类产品进行了检测。结果表明 ,有效成分除K2 O外 ,70kN和 2 10kN的SiO2 、Al2 O3 、Fe2 O3 含量接近。主晶相基本相同 ,有刚玉、莫来石、石英和长石等 ;结晶相总量 :70kN 35 %、12 0kN40 %、2 10kN 48% ,这表明机械强度愈大 ,结晶相含量愈高 ,只需调整 70kN原样的部分成分、粒度和工艺 ,即可生产出高等级 (如 2 10kN)

评价直流悬式瓷绝缘子钢脚锌环质量的无损检测方法

借助于超声波脉冲反射技术,采用自制的"钢脚质量超声无损评价装置"对直流悬式瓷绝缘子钢脚锌环质量进行检测,结合金相方法分析回波信号幅值特征,以实现对钢脚锌环质量的超声无损评价。实验结果表明:该方法的应用有效地实现了对直流绝缘子钢脚锌环质量的无损诊断,检测结果与有损检测能够较好的吻合。

500kV变电站悬式绝缘子破损情况分析研究

文章以某500kV变电站2012年2～5月发生的6次悬式瓷绝缘子破损情况为研究对象,通过分析,排除了破损由雷击、污秽和外破引起的可能性,认为在绝缘子装配过程中工艺控制不严,导致钢脚端部出现气隙,造成绝缘子帽头压力差增大是引起绝缘子破损的主要因素。

直流悬式系列瓷绝缘子设计性能及应用

介绍了不同结构造型直流悬式瓷绝缘子外绝缘设计上的特点、产品瓷质结构、主要机电性能和质量控制水平。通过直流人工污秽选型试验,直流绝缘子串自然积污试验,设计优化出大盘径大爬距钟罩型、大盘径大爬距双伞型和大小伞相间三伞型系列瓷绝缘子。分析讨论了瓷绝缘子外绝缘设计技术参数和相互之间的关系,给出了影响产品污耐压特性相关技术参数的较佳取值范围。产品线路运行经验表明,直流悬式瓷绝缘子结构造型优异,机电性能可靠,产品质量稳定,系列等级完善,达到了国产化直流悬式瓷绝缘子为特高压直流输电工程建设配套的目的。

盘形悬式瓷绝缘子自动抓取清洗装置的设计

盘形悬式瓷绝缘子胶装后,铁帽和瓷件连接处留有多余的胶合剂需要清理,由于绝缘子自身的重量在10～20kg之间,人工取件并清洗难度较大,且影响工作效率及产品质量。基于以上要求,设计了胶装绝缘子的自动抓取清洗装置,配套瓷绝缘子自动胶装生产线,实现盘形悬式瓷绝缘子胶装精度、效率、可靠性及质量的全面提升。

35kV盘形悬式瓷绝缘子串断裂事故分析

分析盘形悬式瓷绝缘子串在线路发生单相接地后出现断裂的事故原因。通过随机抽取两片可表征事故绝缘子电气性能的同批次同型号绝缘子进行电气试验,试验结果表明试品绝缘子陡波耐受性能不合格,其瓷片层间绝缘存在微观缺陷。综合考虑试品电气试验结果和事故特征可判定,事故绝缘子瓷片层间绝缘在间歇性电弧接地过电压的作用下发生内击穿是造成本次绝缘子串断裂事故的直接原因。为避免类似事故再次发生,应杜绝陡波耐受性能不合格的绝缘子入网运行。

大温差极低温环境下瓷悬式绝缘子机电性能试验分析

通过开展常规温差(-35~40℃)、大温差极低温(-55~40℃)环境运行后瓷悬式绝缘子残余机电强度试验,以及模拟常规温差、大温差极低温冻融循环条件下水泥胶合剂体积变化率试验,研究了大温差极低温冻融循环对瓷绝缘子运行性能的影响。试验结果表明,大温差极低温环境较常规温差环境下运行更易造成瓷绝缘子瓷件缺陷;水泥胶合剂经极低温作用后孔隙率增大、体积膨胀率变大,是瓷绝缘子在大温差极低温环境下机电强度加速下降的重要原因。这种劣化是一种"微缺陷"不断发展的过程,在较长时间内无法通过测试其绝缘电阻发现。

表面粗糙度改变的瓷绝缘子积污仿真及悬浮修正模型

绝缘子表面积污过程的数值模拟研究能为真实环境的积污提供预测,保障电力系统的安全运行。针对目前仿真模拟研究的不足,提出表面粗糙度改变的颗粒沉积模型,通过仿真实现颗粒-壁面碰撞和颗粒-颗粒碰撞阶段的不同线性增长速率,并采用Wen和Kasperd的颗粒悬浮模型修正线性仿真结果。最后与不同风速的风洞试验相比较,结果表明该方法符合绝缘子实际积污特性,能实现积污量的有效预测。

悬式瓷绝缘子断裂原因

在某500 kV变电站运行过程中,其悬式瓷绝缘子发生断裂。采用宏观观察、渗透检测、扫描电镜及能谱分析等方法对该悬式瓷绝缘子断裂的原因进行分析。结果表明:该悬式瓷绝缘子瓷件本体存在夹杂、裂纹缺陷,且瓷件和铁帽胶合部位发生开裂;在长期露天环境下运行,受环境和载荷等外在因素的影响,水分子通过胶合开裂部位进入瓷体,引起瓷体发热,瓷件内部的热效应作用诱导裂纹加速扩展,瓷件强度显著下降,最终瓷绝缘子在应力最为集中的颈部位置发生断裂。

低零值盘型悬式瓷绝缘子发热机理研究

绝缘子发热是运作中较为常见的缺陷,尤其是盘型悬式瓷绝缘子串持续发热,往往会在较短的时间内发生贯通性击穿,进而引起瓷绝缘子爆裂故障。针对该现象,以某220 kV变电站盘型悬式瓷绝缘子发热、爆裂故障展开归一化研究,通过等值盐密、绝缘电阻、耐压试验等技术手段,发现发热的瓷件均为低(零)值绝缘子,并在宏观检查中发现发热和爆裂的绝缘子,钢帽和盘型瓷件连接处(即颈部位置)断面均存在裂纹,且钢帽内水泥胶合剂存在水分子侵入疏松痕迹,考虑内嵌瓷件受内外圈水泥胶合剂的内挤外压力作用,从而讨论了水泥胶合剂进水膨胀对瓷件发热的影响。结果表明:在排除外污秽的前提下,裂纹缺陷产生的贯通性泄漏电流增大是发热主要因素之一,而水分子通过微裂纹侵入到瓷件内部,其在工频电场下转向极化摩擦是瓷绝缘子发热的另一个重要因素。

一起220kV线路瓷绝缘子耐张串断裂故障分析

对发生于某220 kV输电线路的瓷绝缘子耐张串断裂故障进行分析。结合断裂绝缘子串的形貌特征检查、内部结构DR透视分析、铁帽质量分析、绝缘子的力学性能及绝缘性能测试等研究,明确了瓷绝缘子铁帽铸造质量差、存在严重的冷隔缺陷是造成本次瓷绝缘子耐张串断裂故障发生的主要原因。并对预防该类型故障的发生提出了相应的防范措施。

机械振动疲劳条件下装配缺陷盘形悬式瓷绝缘子串元件劣化试验研究

采用自制试验装置,对无装配缺陷的和铁帽、钢脚歪斜、偏心的盘形悬式瓷绝缘子串元件进行振动疲劳试验,以评价装配缺陷对瓷绝缘子劣化及服役可靠性的影响。结果表明,经过振动疲劳试验后,无装配缺陷的瓷绝缘子基本无结构损伤,绝缘电阻>200 GΩ;相反,振动疲劳在存在装配缺陷瓷绝缘子内外水泥胶装层中诱发微裂纹以及胶装层与瓷件界面脱粘,绝缘电阻大幅降低至10 GΩ以下。铁帽、钢脚偏心瓷绝缘子的结构损伤程度较铁帽、钢脚歪斜瓷绝缘子更大,在外胶装层中形成贯穿性的经纬交织的微裂纹,导致其绝缘电阻和机械强度劣化程度更高。装配偏差缺陷对盘形悬式瓷绝缘子的服役可靠性有明显的影响,今后应对瓷绝缘子中铁帽、瓷件及钢脚同轴度进行明确规范。

盘形悬式绝缘子钢脚球头断裂及其尺寸优化的有限元分析

在雨雪大风等恶劣天气下,输电线路盘形悬式绝缘子掉串事故时有发生,钢脚球头部位的疲劳断裂是造成掉串事故的主要原因之一。对额定破坏载荷为160 kN的盘形悬式绝缘子钢脚(球头颈部过渡圆角半径为3.5 mm)通过UG建模,导入ANSYS Workbench中进行静力学分析。发现在钢脚球头颈部存在明显的应力集中,这是造成钢脚球头部位疲劳断裂的主要原因。通过对球头颈部过渡圆角半径进行优化,可以有效减小该部位的应力集中。当过渡圆角半径为7.1 mm时,钢脚球头颈部的最大应力下降22.4%,显著提高输电线路盘形悬式绝缘子串运行可靠性。

显微结构对瓷绝缘子钢脚力学性能及运行可靠性的影响

输电线路线盘形悬式绝缘子掉串事故大多源于钢脚球头部位的断裂。在对国内两个厂家的4种盘形悬式绝缘子用钢脚开展成分、显微组织结构及力学性能测试分析的基础上,采用有限元分析软件对相应钢脚进行静力学分析及疲劳寿命计算。研究表明,这4种钢脚均含有氧化物、硫化物夹杂物及大块的铁素体,力学性能达不到相关国家标准的要求。有限元模拟证实在绝缘子服役条件下,钢脚球头部位存在应力集中,导致钢脚疲劳寿命降低。钢脚材料冶金质量不佳,不合理热处理工艺下显微组织不良,加之在导线覆冰、舞动等恶劣条件下,钢脚球头部位承受大的循环应力,最终导致钢脚疲劳断裂。

交流盘形悬式复合瓷绝缘子试验研究及性能分析

复合瓷绝缘子作为一种新型绝缘子,已在部分输电线路上应用,为研究复合瓷绝缘子的性能,抽取两个厂家的20片样品,对复合瓷绝缘子开展表面结构测量、憎水性、绝缘电阻测试、工频耐压试验、空气中冲击击穿试验和机械破坏试验,进而对复合瓷绝缘子的性能进行分析。试验结果的发现复合瓷绝缘子憎水性达到HC1级、且具有良好的机械性能和耐工频交流电压性能,但是单片绝缘子没有通过空气中冲击击穿试验,在耐雷击水平上有所欠缺,其生产工艺、质量需进一步加强。