特高压直流复合支柱绝缘子均压环的优化设计

均压环是改善复合绝缘子电位分布和电场分布直接而有效的方式,在特高压输电系统中极其重要。为此,对特高压直流复合支柱绝缘子的电位分布和电场分布进行了计算,引入了大均压环表面、护套沿面、高压端金具表面和小均压环表面等处的最大电场强度作为优化参考量,并探讨了各均压环参数和各优化参考量间的联系,分析了大小均压环各参数优化的相互影响,拟定了大小均压环各结构参数的优化顺序,提出了特高压直流复合支柱绝缘子均压环优化方法。并以±1 100 kV直流空心复合支柱绝缘子和±800 kV直流实心复合支柱绝缘子为例,建立了电场计算模型,对其均压环进行了优化设计。改进后的优化方法能够较快、有效地找到满足条件的优化方案。

高海拔地区±800kV复合支柱绝缘子直流污闪特性

为给特高压直流变电外绝缘设计提供试验依据,在实际海拔1970m条件下对4种复合支柱绝缘子和2种瓷支柱绝缘子进行了恒压升降法直流污闪试验,研究了高海拔条件下盐密、灰密以及绝缘子材质和几何形状等因素对其直流污闪特性的影响。结果表明,污闪电压随盐密、灰密的增大而下降,并分别符合幂函数关系;盐密与灰密对污闪电压的影响相互独立;用最小二乘法可以得到给定结构绝缘子的直流污闪电压计算公式。比较不同绝缘子的污闪特性表明,复合支柱绝缘子直流污闪特性优于瓷支柱绝缘子,单位绝缘高度直流污闪电压随芯棒直径增加而减小。以上结果可为我国高海拔地区直流输电外绝缘配置的选择和设计提供参考。

特高压直流平波电抗器的复合支柱绝缘子抗震特性

传统瓷支柱绝缘子正显现出越来越多的不足,特别是抗震性能不足的问题更为突出。±800 kV平波电抗器本体质量45 t,支撑高度12 m,传统瓷支柱绝缘子已经难以满足抗震要求。复合支柱绝缘子作为一类新型支柱绝缘子,具有很大的发展潜力,其能否用于支撑±800 kV平波电抗器的关键在于其抗震特性能否满足要求。复合支柱绝缘子芯棒各向异性材料特性的处理、电抗器支撑结构的建模方法以及抗震计算的研究方法是整个研究的关键。为此采用复合材料的计算方法求得了复合支柱绝缘子芯棒的各项参数,利用ANSYS软件建立了一个以3D梁单元为主的电抗器支撑结构模型,最后通过反应谱法求得了复合支柱绝缘子的抗震响应。计算结果表明复合支柱绝缘子的安全系数>20,完全能够满足抗震要求,从而论证了复合支柱绝缘子应用于特高压直流线路的可行性。

高海拔地区特高压换流站大尺寸复合支柱绝缘子直流污闪特性

在海拔2 100m的国家特高压工程实验室,采用恒压升降法全面深入地研究了一大一小和一大两小伞形、6.25m(5支串联组成)绝缘高度的两种大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性。试验表明:一大两小伞形大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性优于一大一小伞形;大尺寸试品的直流污闪电压与盐密、灰密均成幂函数关系,盐密对U50%的影响程度明显大于灰密;与短串试品相比,盐密对大尺寸试品的影响较大;随着上、下表面污秽比的增大,大尺寸试品直流污闪电压增加不超过10%;在绝缘高度6.25m范围内,直流污闪电压与复合支柱绝缘子串长呈良好线性关系,但由于试验数据存在一定的分散性,大尺寸试品线性推导值和试验值相差约15%;大尺寸试品的紫外放电光子数大于短串,同时,受污秽不均匀分布的影响,大尺寸试品的中、下部紫外光子数稍大于上部;大尺寸试品的中、下端电弧桥接现象剧烈,电弧大范围跨接更为明显。

沿海地区与内陆地区复合支柱绝缘子直流污闪特性比较

根据沿海地区绝缘子积污测量调研的结果,以不同盐灰比模拟沿海地区和内陆地区的复合支柱绝缘子积污特性,首先测量了两类试品在试验雾室内表面电阻随时间的变化趋势,然后在昆明特高压国家工程实验室进行直流人工污秽试验,试验过程中,用紫外放电仪对两类试品的局部放电现象进行观测,统计了紫外放电光子数,同时利用高速摄像机观察试品临闪电弧的发展情况。结果表明:灰密含量高的内陆地区试品表面电阻相对沿海地区试品低;在同盐密条件下,沿海地区试品的污闪电压高于内陆地区,且随着盐密的增加,两者差异越大;灰密大的内陆试品易产生局部电弧而出现干区,出现干区后,强吸水性使干区快速再次湿润,如此反复最后闪络,因此其污闪电压低;随着试验盐密的增加,不仅进一步降低试品表面电阻,还会使灰密高的内陆试品电弧桥接现象更明显,甚至出现电弧跨接现象,爬距利用率大幅降低,造成两者污闪电压值的差异更大。

管母连接±800 kV复合支柱绝缘子的抗震性能分析及试验研究

为研究特高压复合支柱绝缘子的抗震性能及管母连接设备地震响应的简化计算方法,对复合支柱绝缘子单体及耦联体系进行了振动台试验,测量绝缘子关键位置的加速度和根部应变,并得到绝缘子顶部位移。结果显示:试验中的复合支柱绝缘子最大应力小于容许应力,满足抗震性能要求。在相同地震输入下,耦联体系中支架的加速度峰值放大系数、顶部位移和根部应变响应相比于支柱绝缘子单体均有所降低。管母连接对于设备的约束作用可简化为线性弹簧,当设备相同或动力特性相近时,耦联体系中的设备响应可采用单体设备的动力响应进行计算校核,且此时的计算结果偏于安全。

基于电场仿真的淋雨状态下大直径复合支柱绝缘子伞裙参数优化

伞裙结构是影响复合支柱绝缘子雨闪电压的重要因素之一,通过伞裙结构优化可以改善绝缘子雨闪特性。为此用正交试验方法选取伞裙参数,利用有限元软件ANSYS对复合支柱绝缘子建模仿真,研究淋雨状态下伞间距、大伞伸出、大小伞伸出差对一大一小伞型绝缘子电场分布的影响,提出伞裙沿面电场、空气间隙电场作为绝缘子伞裙优化判据。结果表明:大伞伸出对沿面场强影响最大,伞间距次之,伞伸出差最小;伞间距对空气间隙场强影响最大,大伞伸出次之,伞伸出差最小。通过与试验研究对比发现以空气间隙电场为判据较为准确,为绝缘子伞裙优化试验选取合适的伞裙参数试品提供参考。

特高压换流站复合支柱绝缘子伞伸出对其高海拔直流污闪性能的影响

为了研究高海拔地区伞伸出对复合支柱绝缘子直流污闪电压的影响规律,选取一大一小和一大两小两种伞形结构的10种伞伸出参数复合支柱绝缘子,在海拔2 100 m的条件下,采用恒压升降法进行人工污秽试验,研究伞伸出参数对复合支柱绝缘子污闪电压的影响,同时测量了试品单元伞裙表面电阻在雾室随时间的变化,用紫外放电仪和高速摄像机观测试品的临闪前局部放电和沿面电弧发展。研究结果表明:试品污闪电压值随着平均伞伸出增大存在最大值,提出了平均伞伸出与污闪电压值的二次函数关系;由于绝缘子表面电阻随着伞伸出的增大而减小,临闪前局部放电现象趋于明显,表面电弧桥接概率加大,电弧"飘弧"现象严重,大大降低了爬距利用率,导致污闪电压值下降。

高海拔特高压复合支柱绝缘子伞形结构对直流污闪特性的影响（英文）

为研究高海拔地区伞形结构对复合支柱绝缘子直流污闪特性的影响规律,对4种不同伞形结构的6支复合支柱绝缘子和1支无伞裙结构的复合支柱绝缘子在昆明特高压国家工程实验室进行了大量的直流人工污秽试验,分析了各类试品的爬距有效系数,用紫外放电成像仪对各类试品的局部放电现象进行观测,统计了紫外放电光子数,同时利用高速摄像机观察了不同伞形结构试品沿面电弧的发展情况,并分析了一大一中4小伞形复合支柱绝缘子伞裙参数对直流污闪电压的影响,结果表明:一大两小伞形是4种伞形中最优的伞形结构,该伞形试品的直流污闪电压和爬距有效系数均最高,等径伞伞形最差;各类试品的爬距有效系数随着盐密的增大而有所增加;等径伞伞形试品的紫外局部放电现象严重,电弧桥接现象最明显,导致爬距利用率最低,而大小伞交替伞形不仅紫外局部放电现象较弱,还能较好抑制电弧桥接现象,有效提高爬距利用率;建议在高海拔地区一大一中4小伞形复合支柱绝缘子的爬电系数取3.5左右,相邻伞间距不小于35 mm,但由于一大一中4小伞形相邻伞裙电弧桥接现象严重,即使改变伞裙参数也不能有效提高其直流污闪电压,因此,该伞形不如一大两小伞形。

特高压复合支柱绝缘子用内绝缘芯棒概况

介绍了复合支柱绝缘子内绝缘芯棒在特高压电站中的情况。复合支柱绝缘子主要由三部分组成:内绝缘芯棒、硅胶外套及伞裙、两端的连接金具。着重介绍了复合支柱绝缘子中起关键承力作用的内绝缘芯棒。从内绝缘芯棒的分类、各自的优缺点、成型机理、制造工艺方法等方面进行了评述,为今后特高压复合支柱绝缘子用内绝缘芯棒选材提供参考。

直流复合支柱绝缘子淋雨特性研究

复合支柱绝缘子雨闪是引起特高压直流输电故障的因素之一,而伞裙间水柱和水滴放电使爬电距离未得到有效利用是雨闪产生的主要原因。为此进行直流复合支柱绝缘子淋雨特性试验,提出将大伞边水滴数、大伞间水滴数、大伞水柱数及长度等淋雨特性作为表征参数,系统研究伞裙参数、材质、淋雨率对支柱绝缘子淋雨特性的影响。结果表明:伞间距增大时,水柱长度平均值及其大伞间距占比减小,2个大伞间水滴分布较为稀疏;平均伞伸出70 mm以上、杆径为280 mm以上时复合支柱绝缘子淋雨特性变差;对于伞裙参数相近的支柱绝缘子,复合材质的水柱数量、长度均明显低于瓷质的;淋雨率由2 mm/min增大到15 mm/min时,复合支柱绝缘子的淋雨表征参数整体呈增大趋势,淋雨率增大的不同阶段淋雨特性表征参数增大的幅度差别较大。强降雨频发地区,直流变电站外绝缘设计和运维需考虑淋雨特性的影响,合理地设置伞裙参数。

特高压复合支柱绝缘子力学性能试验研究

为了研究特高压实心复合支柱绝缘子的力学性能,对其进行了静力侧推试验和动力特性测试。通过在支柱绝缘子芯棒根部布置应变片、顶部布置位移计和加速度计来获取支柱绝缘子芯棒根部应变、力-位移关系以及绝缘子破坏前后的基频。结果显示,复合支柱绝缘子的破坏主要表现为绝缘子法兰的断裂破坏或绝缘子芯棒与法兰之间胶装部位的粘结破坏,且绝缘子破坏后基频明显降低。绝缘子在侧向力作用下的力-位移关系整体上可分为线弹性和弹塑性两个阶段。在其他参数相同的条件下,绝缘子的侧向承载力主要由法兰高度决定,法兰高度越大,其内部与绝缘子胶装高度越高且粘结效果越好,则支柱绝缘子的抗侧刚度及侧向承载力就越大;对于法兰无加劲肋的复合支柱绝缘子,其各组成部分的侧向承载能力是不同的,其中绝缘子芯棒的侧向承载能力要明显高于法兰和粘结材料。

隔雨伞对淋雨状态下复合支柱绝缘子电场的影响

支柱绝缘子在实际运行的降雨天气下发生闪络是影响电网安全运行的重要因素。对在运行的绝缘子加装隔雨伞是最有效的提高抗雨闪能力的措施。为探究隔雨伞参数的选择方法,文中用有限元法对加装隔雨伞的一大一小伞型复合支柱绝缘子进行建模,研究隔雨伞数量和隔雨伞伸出对一大一小伞型复合支柱绝缘子电场分布的影响,提出沿面平均场强以及空气间隙场强作为2个隔雨伞参数的选择判据。结果表明:安装隔雨伞会使得隔雨伞周围大伞与小伞之间空气间隙场强变大,其自身场强相比没有加装隔雨伞时也会增大。将仿真结果进行对比后,根据场强大小关系推荐选用以空气间隙场强为判据进行参数选择,对隔雨伞的安装以及防雨闪措施有一定的指导意义。

多重荷载下的复合支柱绝缘子机械疲劳试验方法设计

为更加准确地研究复合支柱绝缘子在大风条件下摆动的机械疲劳性能,考虑到复合支柱绝缘子在实际运行中要承受压、弯、扭等多重荷载,以变电站管型母线复合支柱绝缘子为例,设计了一套对复合支柱绝缘子同时施加静态压、扭荷载,周期动态弯荷载的机械疲劳试验方法。

高压复合支柱绝缘子外绝缘特性及防冰伞应用

复合支柱绝缘子伞裙为硅橡胶材料,由于其优异的绝缘性能,越来越多的应用于变电站及换流站内,而现有的复合支柱绝缘子的设计依托原有瓷支柱的试验结果,不具备经济性,需要开展复合支柱绝缘子的外绝缘特性研究,优化特高压站用复合支柱绝缘子伞形结构设计,提升外绝缘特性,降低工程造价。为此开展了4种伞形结构的复合支柱绝缘子人工污秽、覆冰、淋雨试验,并与瓷支柱的试验结果进行了对比。结果表明,复合支柱绝缘子在亲水性下的沿爬电距离的污闪电压梯度与瓷支柱的试验结果无明显差异,而在弱憎水性和憎水性完全恢复下的复合支柱绝缘子较瓷支柱分别提高24.3%~29.8%和58.9%~65.6%;在满足爬电距离要求的基础上,大小伞和一大两小伞均可作为推荐伞形。由于复合支柱绝缘子覆冰闪络电压较污秽、淋雨闪络电压低,设计了一种添加防冰伞裙的特高压复合支柱绝缘子,并开展了特高压支柱绝缘子原件及防冰伞试品人工污秽、覆冰试验,获得了特高压复合支柱绝缘子人工污秽闪络特性、覆冰闪络特性,优化后的特高压复合支柱绝缘子沿爬电距离的冰闪电压梯度可提高27.1%。

复合支柱绝缘子界面热波模型及其界面缺陷无损检测方法

为实现在变电站等环境下对复合支柱绝缘子界面缺陷进行高效率的无接触检测,构建复合支柱绝缘子界面热波模型,并提出复合支柱绝缘子界面缺陷的无损检测方法。该方法是在红外热波技术的基础上,利用热波频域特征和统计特征重构热图,以实现不同深度热波信号的提取和热波物理特征的分离。该文推导含界面缺陷的复合支柱绝缘子热波表达式,构建界面热波模型;根据热波的频率特性和统计特性,提取热波的频域特征和统计特征;对制备的含界面缺陷人工试样展开试验研究,分析原始热图序列,得到了热波在不同尺寸界面缺陷上的传播特点;基于热波特征重构热波的幅值图、相位图和主成分重构热图;对比分析原始热图、幅值图、相位图和主成分重构热图,发现主成分重构图具有最优的缺陷检出率和信噪比。研究表明,该方法能够非接触地对复合支柱绝缘子毫米级界面缺陷实现检测,且主成分重构热图能够有效提高检测效果。

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。

复合支柱绝缘子击穿故障及防范措施分析

针对某高压直流工程发生多起复合支柱绝缘子击穿的问题,本文通过对故障的特征、原因及现场处置措施进行分析,认为故障主要原因为生产管理不到位,产品质量不良,潮气通过密封不良的法兰工艺孔渗入到绝缘子内部导致绝缘降低,导致绝缘子在运行过程中出现击穿。本文从设计选型、监造、安装、验收、运维、合同法等方面提出了管控措施,以提高复合支柱绝缘子的制造、安装和运维质量,避免类似故障再次发生。

复合支柱绝缘子芯体的加工研究

介绍了复合支柱绝缘子芯体的加工方法,包括车削、切削、试片及试块的铣削、磨削加工方法。从加工工艺方案、刀具的选用及切削参数等方面加以阐述,并辅以加工实践介绍了加工效果。这些工艺方法及刀具、参数的选用成功地运用于大直径特高压复合绝缘支柱绝缘子芯体的加工,大大提升了复合支柱绝缘子芯体的表观质量及加工效率。

高海拔地区±800kV复合支柱绝缘子直流污闪特性

随着我国经济的发展,电力工程的不断推进尤其是我国电力工程向西部地区的建设深入,使得高海拔地区复合支柱绝缘子直流污闪特性的研究需求变得更加迫切。然而,我国在这一方面的研究深度不够,试验数据缺乏,为我国的电力工程的推进带来一定的掣肘。为此,文章以高海拔地区±800k V复合支柱绝缘子直流污闪特性为核心展开探讨,立足于我国实际情况与复合支柱绝缘子的应用经验,简述其优势及特性,并对已有的相关研究成果进行简要介绍,最后就高海拔地区复合支柱绝缘子直流污闪特性研究展开试验,并根据试验结果进行相应分析。