10 kV配网耐张型复合绝缘横担研究综述

复合绝缘横担具有轻质高强、绝缘可靠性高且防雷效果优异等特点,正逐步在10 kV配电线路中得到推广应用。围绕配网耐张型复合绝缘横担结构设计、耐久性研究及性能测试三个问题,首先综述10 kV配网耐张型复合绝缘横担的发展现状,指出研究必要性,进而针对其设计依据、现有设计型式、以疲劳振动老化为代表的耐久性研究进展及关键性能测试与评估展开论述,同时分析目前存在的问题及有待解决的困难,最后结合应用情况进行总结与展望,以期为配网耐张型复合绝缘横担的结构优化、性能提升以及后续大规模应用提供参考。

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。

水分侵入下复合绝缘横担FRP/RPUF界面的老化特性研究

为研究水分侵入下复合绝缘横FRP/RPUF界面的老化特性,制备了FRP/RPUF界面试样,采用湿热老化方法加速水分在FRP/RPUF界面中的侵入与破坏进程;通过吸水率、剪切强度及泄漏电流测试结果,结合SEM、FTIR和TGA等表征技术,分析水分侵入下担FRP/RPUF界面的老化特性。结果表明:水分侵入会使FRP/RPUF界面受潮塑化,并使界面剪切强度降低、泄漏电流增大,但上述破坏作用会随着水分散失而减弱;水分还会使FRP/RPUF界面材料发生水解反应,造成局部缺陷,同时使杂质离子增多,进一步破坏界面的力学性能与电气性能。

110 kV复合绝缘横担结构设计及工程应用研究

为在输电线路中推广复合绝缘横担,以110 kV输电线路改造工程为背景,提出了一种线路用复合绝缘横担设计方法。从复合绝缘横担的大风、覆冰、安装及断线四种工况荷载计算着手,对复合绝缘横担开展结构设计。采用有限元软件建立两拉-两压结构形式的力学分析模型,在四种工况下对横担进行力学计算,通过力学真型实验验证了复合绝缘横担结构的稳定性和安全性。该方法设计的复合绝缘横担满足该线路安全运行要求,并成功挂网多条110 kV输电线路;针对不同线路塔型设计工作量大、生产周期长的问题,开展典型化设计工作是未来发展的趋势。

架空输电线路中复合绝缘横担的应用分析

复合绝缘横担是一种新型输电杆塔形式,与传统输电线路相比,不再利用钢材作为主要材料,而是利用具备高绝缘性的复合材料制作而成,此种材料还具有强度高、重量轻、耐腐蚀、易维护及可设计性强等优点,是新型复合材料在输电线路中的创新性应用。通过对复合材料横担的应用现状及技术特性的分析,对比分析钢材及复合材料的性能差异,遵循经济性、节约性原则,以开发功能完善、性能多元的输电线路为导向,展开复合绝缘横担的合理设计,旨在促进其在输电线路工程中的推广应用,并取得良好的社会效益和经济效益。

架空输电线路中复合绝缘横担的应用研究

复合横担是一种由玻璃钢复合材料制成的横担,其具有高强度、抗拉性、重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好等优点,在架空线路中应用较为广泛。文章通过架空输电线路复合绝缘横担进行研究,给出横担组成、安装的技术方法,从机械性能、防雷等各个方面,分析了复合绝缘横担的技术特点。经复合绝缘横担技术实践应用发现:案例输电项目自引入复合绝缘横担技术后,项目运行2年内,未出现危及线路、跳闸等各类风险,整体运行状态较好。

配网复合绝缘横担防雷试验研究及耐雷水平计算

传统铁横担上使用的绝缘子雷电冲击50%击穿电压(U50%)比较低,存在绝缘导线雷击断线的情况。因此,绝缘性能好、强度高、质量轻的复合绝缘横担开始受到人们的广泛关注,有利于提高配电网的耐雷水平。为了进一步研究复合绝缘横担的防雷性能,本文在不同海拔地区开展雷电冲击闪络试验,得到了10 kV复合绝缘横担的U50%和伏秒特性曲线。并在试验的基础上,利用电磁暂态程序(ATP-EMTP)建立了10 kV线路雷击仿真模型,分析计算复合绝缘横担的耐雷水平。结果表明:在海拔为22 m地区,复合绝缘横担的正、负极性U50%分别为415.43 kV和589.14 kV,而针式绝缘子的正、负极性U50%分别为151.05 kV和200.77 kV。在海拔为2 100 m地区,复合绝缘横担的耐雷水平降低了20%左右,但仍远高于针式绝缘子。因此,复合绝缘横担展现出优异的防雷性能,具有广阔的应用前景。

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。

基于有限元的500kV复合绝缘横担电场分布仿真分析

复合绝缘横担由于其绝缘性能好、质量轻、节约输电走廊等优点应用前景广泛,然而目前针对复合绝缘横担尤其是500 kV及以上电压等级的生产设计、试验验收、施工运维、标准规范等研究国内外尚属空白。高压复合绝缘横担在运行过程中的电场分布特性是复合绝缘横担设计、验收过程中必须解决的问题,针对此,本文建立了500 kV复合绝缘横担电场分布及电位计算模型,利用COMSOL有限元分析软件对500kV复合绝缘横担及其相连接部分杆塔进行仿真分析。此外,为了确保后续老化、绝缘实验的便捷性及可操作性,建立了500kV复合绝缘横担缩比模型,并确定缩比模型的试验电压。结果表明:复合绝缘横担表面最大场强出现在横担高压端,电场强度为3.82×10^(5)V/m,斜拉绝缘子表面最大电场强度为支柱横担的86.38%,最大电场强度为3.3×10^(5)V/m。确定了当缩比模型按照原尺寸的1∶5进行缩放时,使得缩比模型的表面最大场强达到预期电场强度的试验电压为60 kV,为复合绝缘横担的室内初期试验提供了理论依据。

试析复合绝缘横担技术在500kV架空输电线路上的应用

作为我国输配电线路当中的重要组成部分,如何保障500kV超高压架空输电线路杆塔的安全性与可维护性,降低杆塔运行成本已成为技术人员需要面对的关键问题。本文以复合绝缘横担技术的概述与特点作为切入点,基于结构设计、电气设计,以及安装施工等角度阐述了复合绝缘横担技术在500kV架空输电线当中的应用,同时还针对复合绝缘横担塔运维工作过程中的相关注意事项进行了阐述。

500 kV可踩踏复合绝缘横担塔设计及真型试验

依据张南-昌平Ⅲ回500 kV线路(北京段)昌平站出线段实际情况,设计开发500 kV可踩踏复合绝缘横担窄基直线塔。横担结构采用简单紧凑的“两拉两压”形式,省去悬垂绝缘子串,减少因塔头风偏放电造成故障现象,在压杆中间间隔布置脂环族环氧伞裙,使结构具备可踩踏功能。依据原有线路形式,考虑铁塔塔型结构、空气间隙要求、仿真计算预留安全系数工况下的挠度变形,确定产品结构高度、芯体直径。分析结构在断线、大风90°、覆冰3种严苛工况下受力失稳情况。结果表明:整体一阶屈曲系数均大于2.5,各部件轴向应力均远小于金属及复合材料力学强度,设计结构的安全性高。1∶1真型试验塔整塔力学性能及上相可踩踏复合绝缘横担电性能测试结果均能满足标准及设计要求。

复合绝缘横担聚氨酯/芯棒界面水扩散试验研究

复合绝缘横担具有轻质高强的特点,可起到缩减线路走廊面积,加强电网绝缘能力等重要作用,其内绝缘界面电气绝缘性能关系着电力系统的安全稳定运行。本研究在IEC 62217:2012基础上,对内填充型复合横担的界面试样进行144 h的水扩散试验,测量不同阶段的泄漏电流和击穿情况,结合试验结果分析绝缘横担试样在水扩散试验条件下的界面老化特性。结果表明:当水扩散时间为144 h时,试样的泄漏电流高达20 mA,是未经水扩散试验试样的1 000倍,其界面击穿时间比未进行水扩散试验的试样加快了65%,水分子高温扩散作用下对界面具有破坏效应,且水扩散时间越长,对聚氨酯/芯棒界面的破坏程度越大。

复合绝缘横担界面特性检测研究现状

随着我国电网建设的深入推进和持续发展,复合绝缘横担因其独特的优势受到广泛的关注。然而其在国内外尚处于起步阶段,运行数量以及运行年限有限,对于复合绝缘横担界面问题研究尚不充分。为保证电网安全运行,进行复合绝缘横担的界面特性的研究具有十分重要的意义。该文综述目前复合横担发展现状与进展,结合绝缘界面评估的相关基础,分析复合绝缘横担界面类型与界面问题产生的原因。对界面的宏观与微观检测方法进行综述,对各种检测方法的适用性及有效性进行分析,同时介绍相应的界面模型,并对复合横担界面特性检测进行总结和展望,以期能为复合绝缘横担未来的大范围应用与推广提供借鉴。

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.

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。

实芯复合绝缘横担性能的稳定性

目前，３５ｋＶ输电线路多采用瓷质绝缘横担，但瓷质绝缘横担因存在易碎、大爬电距离表面工艺复杂等问题，限制了其发展。保定电力修造厂研制了实芯复合绝缘横担，该横担在绝缘材质性能、机械性能、徐变性能及弯曲振动性能等方面通过试验，均未出现异常现象，稳定性良好。根据有关资料认为，复合绝缘横担外绝缘材质在大气环境下运行寿命可达２５年以上。

高温水环境对复合材料绝缘横担性能的影响研究

为更好地指导配网用复合材料绝缘横担应用,依据GB/T 20142—2006要求对密封处理及未密封处理的两类复合材料绝缘横担进行了42 h水煮(0.1%NaCl)试验,研究高温水环境对两种处理方式绝缘横担性能的影响。对水煮前后吸水率、额定弯曲负荷、拉伸强度、弯曲强度、干工频电压、干雷电冲击电压及电气强度等性能进行对比测试,同时采用SEM进行断口微观形貌分析。结果表明:在高温水环境下,密封处理绝缘横担性能优于未密封处理绝缘横担,但两种处理方式的绝缘横担额定弯曲负荷均大于6.5 kN,雷电冲击耐受电压均大于350 kV,拉伸强度和弯曲强度分别大于680 MPa和1000 MPa,表现出良好的力学及电气性能。

玻纤增强复合材料及其复合绝缘横担覆冰特性研究

为了指导复合材料横担在重冰区的应用,本文开展了玻纤增强复合材料及复合材料绝缘横担的覆冰特性研究。结果表明:空白样品在垂直悬挂方式下的覆冰量和冰闪络电压均优于水平悬挂样品,且覆冰量均少于对应的亲水性的纯铝棒和Q345钢棒;涂覆PRTV涂料的复合材料样品覆冰量比空白样品少,对应的闪络电压大幅提升,且对应样品的冰面粘附力值最小,为纯铝棒冰面粘附力值的19%,而空白样品的冰面粘附力值为纯铝棒的78%。硅橡胶复合绝缘横担的覆冰特性正好和复合材料试样相反,水平悬挂方式下复合绝缘横担覆冰量相比垂直悬挂的同规格复合绝缘子减少了30%,闪络电压提高了51%。

35 kV输电线路复合绝缘横担技术研究及应用

为研究复合绝缘横担在35 kV输电线路中的设计选型,针对材料工艺、电气方案、结构方案等方面进行可行性分析,对复合绝缘横担拉压杆进行有限元受力分析,并对复合绝缘横担进行实际应用验证。结果表明:35 kV输电线路复合绝缘横担选用缠绕成型的E-玻璃纤维/环氧树脂复合材料,并采用单支柱单斜拉结构形式,其结构满足力学性能要求。复合绝缘横担应用于试点工程以来,运行状况良好。

复合绝缘横担在220kV架空输电线路中的应用

复合绝缘横担是一种新型材料的横担，它体积小、质量轻、电气性能优越且机械强度高。复合绝缘横担在220kV双回路钢管杆中的成功应用很好地解决了500kV练塘变电站220kV出线工程中遇到的预留走廊宽度小的问题。详细介绍了复合绝缘横担在应用过程中的方案比选、数值模拟计算、加载试验以及最终施工实施的全过程。这是国内复合绝缘横担首次在220kV架空输电线路中的应用实例，可为今后复合绝缘横担在高电压架空输电线路中得到更广泛的应用提供技术支撑。