±800kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子电场分布计算及均压环配置优化

介绍了±800 kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子电场分布计算及均压特性研究的情况。采用有限元、边界元数值计算方法,对±800 kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子进行电压分布和电场分布三维有限元计算,分析了均压环的结构型式、环径、管径及安装位置对电场分布的影响,得出±800 kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子的均压环优化设计方案:母线侧,大均压环环径为1200～1500mm、截面直径为150～180mm、低于母线侧法兰下端面200mm,小均压环环径为600～650 mm、截面直径为60 mm、低于母线侧法兰下端面100 mm;支架侧均压环环径为1 000～1 200 mm、截面直径为120 mm、高于支架侧法兰上端面200 mm。

±800kV直流系统用棒形支柱瓷芯复合绝缘子研究

介绍了机械固定用±800kV棒形支柱瓷芯复合绝缘子的设计、计算、制造、试验等试制情况。根据产品的使用特点,对高温硫化硅橡胶伞套材料配方进行了改进与完善;采用"ANSYS"三维有限元对金属附件进行了分析论证;对水泥胶合剂和硅橡胶与瓷芯棒用粘接剂进行了一系列的摸索研究;通过对绝缘子的电场分布计算,优化了绝缘子的整体结构设计和均压环配置;同时,进行了特高压输电系统用支柱绝缘子的结构抗震稳定性计算。试验结果表明,产品通过了所要求的23项定型试验。

±800kV特高压直流耐张串应用复合绝缘子的可行性

复合绝缘子因其优异的耐污性能和良好的技术经济性而在特高压直流输电线路中有良好的应用前景。对特高压直流线路耐张串上使用复合绝缘子的机械性能进行研究,通过建立输电导线有限元模型和耐张串多串绝缘子并联模型,仿真计算得到不同并联串型布置下,耐张串在各种动态运行工况下承受的最大动态机械载荷;对比仿真计算结果,考虑复合绝缘子长期运行的机械可靠性,给出特高压直流线路上应用复合绝缘子耐张串的推荐选型方案;综合仿真理论分析和已有的复合绝缘子试验结果可知,特高压直流线路耐张串上应用复合绝缘子是可行的。

±800kV直流复合绝缘子正方形耐张串均压环设计

为了系统研究±800kV特高压直流输电线路复合绝缘子的耐张串电场特性和均压环配置方案,以正方形四联复合绝缘子耐张串为研究对象,研究了不同布置方式、不同均压环形式下的耐张串电场分布。应用有限元方法建立了含自立耐张塔、分裂导线、耐张串绝缘子的三维模型并对其进行了电场计算,研究了均压环的几何参数对耐张串电场分布的影响规律。根据绝缘子和均压环表面电场强度控制的考虑,对不同布置方式的均压环配置进行了设计,并对比了不同的均压环设计方案。有限元计算结果表明,加装均压环后,绝缘子和均压环表面电场强度均满足设计要求。

±800kV直流系统用耐污型户外棒形支柱瓷绝缘子研究

介绍了±800 kV直流系统用耐污型户外棒形支柱瓷绝缘子的设计、试制情况。根据产品特点进行了优化设计:每柱绝缘子由六节元件通过螺栓连接组成;每节元件由瓷件组成,金属附件由高强度水泥胶合剂胶装而成;伞形采用大小伞交替、伞下无棱形式。对特高压系统用支柱绝缘子的结构抗震稳定性进行了计算,结果表明,可满足九度地震烈度地区。

谐波电场法在±800kV直流复合绝缘子在线检测中的应用

特高压直流输电线路将在我国电能长距离传输中占有重要的地位,线路复合绝缘子的带电检测将是特高压直流输电主要维护工作之一。为此评述了复合绝缘子在线检测技术的现状,提出采用谐波电场法实现±800kV特高压直流复合绝缘子内绝缘导通性故障的在线检测,并基于Cygnal公司F040型号高性能单片机研制出了谐波电场检测仪。实验室和现场测试结果表明:良好绝缘子和故障绝缘子的纵向谐波电场分布规律符合一般意义上的电场法检测原理的要求,谐波电场法能够应用于±800kV特高压直流复合绝缘子内绝缘缺陷的带电检测,所研制的谐波电场测试仪能够准确给出绝缘子纵向相对谐波电场分布规律,可连续检测100串绝缘子,每串绝缘子的伞裙数最大为510个,无线通信技术的应用提高了现场检测的便利性。

750kV隔离开关用支柱复合绝缘子关键技术研究

750kV隔离开关设备中首次应用支柱复合绝缘子,且使用环境存在风沙大、太阳辐射强度高、日温差大等恶劣因素,对复合绝缘子的机电性能和外绝缘老化性能提出更高要求。通过绝缘结构尺寸、芯体填充、铺层结构、伞套老化以及成型工艺等关键技术的研究,开发出750kV隔离开关用支柱复合绝缘子。目前已通过权威机构认证,并成功应用于750kV输变电工程。

±800kV特高压直流棒形悬式复合绝缘子的研制

山东泰光电气有限公司研制的±800 kV特高压直流棒形悬式复合绝缘子系列产品是世界上用于特高压输电线路外绝缘的最新技术产品。文章介绍了±800 kV特高压直流棒形悬式复合绝缘子绝缘距离的2种推算方法,按已有直流线路推算和按试验数据推算结果相差不大。此外还讨论了复合绝缘子的老化问题及机械动载性能。

750kV交流系统用棒形支柱瓷绝缘子研究

在国家发展750 kV高电压输变电网络的情况下,作为配电设备的关键产品——棒形支柱瓷绝缘子的国产化,是电瓷行业面临的主要任务。根据输变电系统对棒形支柱瓷绝缘子的技术要求,笔者介绍了800 kV棒形支柱瓷绝缘子的设计、计算、制造、试验等试制情况。根据产品的使用特点,对瓷绝缘子配方进行了改进;同时,对800 kV棒形支柱瓷绝缘子的结构抗震稳定性进行了计算。试验结果表明,产品通过了所要求的定型试验。

新型平波电抗器复合支柱绝缘子力学性能分析

当前±1100 kV直流输电工程中,平波电抗器复合支柱绝缘子每柱结构由5节单元件组成。近来相关厂家打破常规的5节单元件的布置方式,改用4节布置方式并完成复合支柱绝缘子的结构设计。使用仿真计算软件,对设计的新型平波电抗器复合支柱绝缘子的力学性能进行了仿真分析。结果表明:结构改进后的复合支柱绝缘子强度符合相关设计规范指标;在地震荷载的作用下,新型复合支柱绝缘子强度安全系数大于相应设计规范要求,可以满足±1100 kV等级平波电抗器的抗震性能要求。

特高压直流复合绝缘子均压环设计

在总结电场分析方法及国内外对复合绝缘子电场计算与均压环设计的研究基础上,根据复合绝缘子的特点,采用场域分解方法将三维无界场域分解成有界子和无界子区域,用有限元法和模拟电荷法相结合的求解方法,进行±800kV特高压直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优化设计。应用ANSYS8.0及ANSOFT软件建立±800kV双极直流线路带杆塔的全三维和简化二维模型,计算发现在特高压情况下未安装均压环时复合绝缘子沿面电位及电场的分布极不均匀。对比±800kV和低电压等级的复合绝缘子电位分布的不同发现,电位、电场分布不均匀程度的变化随电压等级的升高、串长的增多有加剧趋势。以均压环结构尺寸为变量,以限制复合绝缘子沿面及均压环表面电场强度的最大值为目标优化设计均压环的结构,以三维模型的计算结果小于起晕场强为满意结果。最后得到均压环结构参数的设计方案,经三维计算模型检验证明复合绝缘子护套、金具、均压环表面最大电场强度均在可接受范围内,可满足预定要求。

±800 kV换流变压器阀侧套管绝缘结构设计分析

±800kV换流变阀侧套管是实现特高压换流变压器与阀塔电气连接的重要设备,主要针对其内外绝缘结构进行设计分析。讨论了换流变套管的实际运行环境和承受的电压、电流波形特征;利用等裕度法设计套管主绝缘结构,通过有限元法对其电、热、力多物理场进行模拟分析;对换流变套管从空心复合绝缘子、套管均压罩、套管尾部3方面进行了设计和分析;建立了换流变套管三维电场仿真计算模型,在实际运行环境下对其外绝缘性能进行计算分析。研究结果表明:套管主绝缘宜采用电容式结构,且套管芯子轴向场强最大值为0.62 kV·mm-1,额定运行条件下最热点温度为85℃,套管端部应装配苹果型均压罩;套管空心复合绝缘子的绝缘距离设计为7 490mm,且尾部的绝缘距离设计为3110mm。该计算结果可为±800kV高压直流输电工程用换流变套管绝缘结构设计提供一定的理论依据。

±800 kV支柱瓷芯复合绝缘子与瓷绝缘子仿真计算比较研究

采用有限元计算方法,分别对瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子在静力及地震动作用下进行计算,对比分析了两种绝缘子在静力及地震谱作用下的位移和应力.在相同外载作用下,±800kV瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子的最大位移基本一致,瓷芯复合支柱绝缘子应力均匀变化,而瓷支柱绝缘子应力变化较大,瓷根部位置以及伞裙根部的应力值均大于70MPa.

高海拔地区直流特高压大尺寸复合外绝缘污闪特性研究

在实际高海拔条件下,通过大量的人工污秽试验分别对大尺寸的特高压直流悬式复合绝缘子以及±800kV支柱复合绝缘子的直流污闪特性进行了研究,获得了两种特高压直流绝缘子的污闪特性曲线,人工污秽试验涉及的加压方式包括均匀升压法和恒压升降法。试验研究结果表明:利用均匀升压法所得悬式复合绝缘子的直流污闪电压普遍高于利用恒压升降法得到的结果;恒压升降法试验中支柱复合绝缘子的最大泄漏电流随着污秽度的增大而逐渐增大、达到最大泄漏电流的时长随污秽度的增加而逐渐缩短;通过紫外成像仪对大尺寸支柱复合绝缘子染污沿面放电过程的观测表明顶端一节绝缘子的局部放电最为严重;支柱复合绝缘子的直流污闪电压与串长符合良好的线性关系,而安装离地高度对支柱复合绝缘子的直流污闪电压影响不大。本文的工作丰富了高海拔地区直流特高压绝缘子外绝缘特性的研究,其结果可为高海拔地区特高压直流输电工程的建设、运行和维护提供理论与试验依据。

±800kV直流棒形悬式复合绝缘子的研究

介绍了±800 kV直流棒形悬式复合绝缘子的研究、设计及试验等情况。研究的硅橡胶伞套材料直流配方,经1 500 h紫外线老化试验,其性能指标均超过中国南方电网有限责任公司企标《±800 kV直流输电用线路棒形悬式复合绝缘子》的规定;采用低碱玻璃纤维芯棒制成的复合绝缘子,在长期直流电压作用下不会因离子迁移导致其机械性能显著下降;金属附件锌套按直流盘形悬式瓷绝缘子重量不小于5g要求设计,其使用寿命超过瓷绝缘子;通过对±800kV线路"I"形直流棒形悬式复合绝缘子的均压特性研究,建议均压环配置高压侧采用大小均压环结构。