复合绝缘子用于高海拔区750kV线路的可行性

高海拔区 75 0 k V输电线路在污秽较严重地区若采用电瓷或玻璃绝缘子 ,将导致串长过长 ,杆塔尺寸过大 ,工程造价明显提高。采用复合绝缘子是一个技术先进又切实可行的选择。本文分析了采用复合绝缘子的先进性和可行性问题 ,并提出了应关注的几个问题。

强风区750kV复合绝缘子伞裙破坏机制分析研究

为研究强风区复合绝缘子伞裙根部断裂故障的产生机制,进行了现场故障情况分析、材料疲劳龟裂实验、流固耦合仿真计算以及绝缘子伞裙特殊结构下的断裂问题分析。研究发现经过平均风速高于30m/s强风区的新疆750kV高压输电线路中,复合绝缘子出现大规模伞裙根部断裂故障,最严重的单根绝缘子有效爬距损失达20.4%。研究结果表明:常规绝缘子硅橡胶材料耐疲劳性能较差,在强风中绝缘子伞裙会出现大幅摆动现象,该状况导致伞裙根部承受严重的应力集中问题,长期的循环应力作用使伞裙根部材料出现疲劳裂纹,最终发展为伞裙根部断裂故障。该实验研究结果与现场故障现象吻合度较高,为进一步解决伞裙断裂故障提供了理论基础。

强风区750kV复合绝缘子抗风性能研究

在我国西北部的特高压输电线路中,复合绝缘子被广泛应用,但途经＂三十里风区＂的750 kV输电线路,在运行不到一年时间内,就出现大量绝缘子伞裙根部断裂故障。强风条件下伞裙发生持续稳定的强烈摆动,最终导致硅橡胶材料疲劳断裂。该文首先利用有限元软件分析流体中复合绝缘子的受力情况,研究绝缘子各部位的风压分布和伞裙附近的流场特点;其次提出一套复合绝缘子风洞实验方法,研究两支典型750 kV复合绝缘子在25～60 m/s风速范围内的伞裙动态过程。风洞实验研究发现,在V型串的悬挂方式下,背风侧绝缘子串伞裙相对迎风侧绝缘子更易起振,且芯棒与来流夹角的变化对其起振风速影响显著,最不利来流迎风角在50°;绝缘子的停振风速相对于起振风速降低最高可达17.6%;通过不同风速下伞裙摆动频率和幅度研究,发现随风速的升高,摆动频率较稳定,但摆动幅度会明显提高,伞裙摆动幅度最大可达伞间距的79%。

高海拔地区750kV线路防污闪、防雨闪措施研究

我国第1条750kV输电线路不仅处于高海拔地区,而且该地区气候条件恶劣,环境染污问题严重。根据750kV输电线路所在的高海拔地区的气候环境特点,分析了外绝缘设备在高海拔地区的污闪问题,并通过试验证实了复合绝缘子和RTV涂料技术在高海拔低气压条件下的防污闪能力,分析了高海拔地区可能出现的气象条件对硅橡胶材料憎水性的影响,发现低温和高湿度对硅橡胶憎水性的影响比低气压的影响更显著。讨论了750kV变电设备上可能出现的雨闪问题,提出了提高相关设备防雨闪能力的建议措施。

750kV输电线路复合横担均压特性

复合横担首次应用于国内750 kV线路,由于电压等级高,结构复杂,均压、均场问题突出,需要对其均压特性进行深入研究。运用三维有限元分析软件ANSYS,考虑杆塔、大地、导线以及相间影响等因素,计算了复合横担在不同设计方案下的电位、电场分布,研究了中间法兰以及横担端部配置均压环、屏蔽环对复合横担电位分布的影响,对比了750 kV线路直线塔绝缘子串与复合横担的电位分布。复合横担最终选择在最初设计方案的基础上取消悬垂串、增加横担长度并配置合理的均压屏蔽装置的方案,其电位分布优于750 kV线路直线塔。经过中国电力科学研究院电气试验验证,复合横担电气性能良好,满足运行要求。

带电更换750kV线路直线单串复合绝缘子技术实践与改进

开展750 kV线路带电作业是非常必要的。通过对带电更换750 kV线路直线单串复合绝缘子操作工具及操作流程进行技术改进,降低了操作人员的劳动强度,提高了工作效率,简化了操作流程,缩短了带电作业时间,降低了作业安全风险,可靠确保安全性的同时,进一步提高了经济效益。

标准雷电压下750kV复合横担暂态电场计算

电力设备在雷电冲击电压下的暂态电场分布多采用求解雷电冲击峰值电压下的静电场分布来近似替代。因此,研究了750kV复合横担在雷电压下的暂态电场分布,提出了暂态电场分布的分频域计算方法;试验测量并定量拟合了复合横担各材料的介电谱数据,得到了暂态电场计算中各材料在雷电压各直流分量及各谐波分量下的计算参数;计算分析了750kV复合横担在标准雷电压下的暂态电场分布,对比分析了传统方法与分频域方法在雷电压峰值时刻的计算结果。研究发现:两种方法所得复合横担各组件承受电压相近,各金具表面最高场强的差值百分比在0.58%~2.92%之间,绝缘子护套端部表面场强最大差值百分比接近18%,支柱绝缘子内部场强差值百分比在–4%~6%之间。该研究可修正传统方法的计算结果,并为复合横担的绝缘设计提供计算依据。

750kV输电线路光纤复合架空地线的接地方式

750 kV输电线路输送容量大、负荷电流水平高,在光纤复合架空地线(OPGW)上会产生很大的地线环流及环流损耗。为此采用理论计算与现场实际测量相结合的方法,对750 kV输电线路OPGW接地方式与地线环流损耗的关系进行了研究。计算结果与实际线路测量结果一致性较好,结果表明在普通地线与OPGW均逐基接地、普通地线分段绝缘一点接地而OPGW逐基接地、普通地线分段绝缘一点接地而OPGW换位接地3种接地方式中,以普通地线分段绝缘一点接地而OPGW换位接地时地线上的损耗最小。基于该研究结果,输电线路OPGW地线架设采用换位接地方式能够获得更大的经济效益。

采用多目标优化方法和人工鱼群算法的750kV复合横担均压屏蔽装置结构优化

750 kV复合横担的运行电压等级高、绝缘结构复杂,部分关键位置场强较高,易发生电晕放电,需配置合理的均压屏蔽装置。其结构优化可归结为多目标、多参数的优化问题,采用常规的优化方法效果不佳。为此,运用基于人工鱼群的多目标优化算法,并结合有限元子模型计算技术,建立了均压屏蔽装置的多参数、多目标优化数学模型,优化得出了满足场强控制要求的均压屏蔽装置配置方案。研究结果表明:采用子模型所需计算时间仅为全模型的1.51%,并且与全模型计算结果的差值<5%;经上横担优化得出的配置可沿用至其余两相。研究方法可有效解决大场域、多介质的绝缘结构优化问题,研究成果已成功应用于实际工程,经紫外成像仪测量,未发现可见电晕放电。

高海拔地区750kV复合绝缘子均压环电场仿真及结构优化

为改善超高压输电线路的复合绝缘子端部电场强度集中、易产生放电和闪络等问题,通过建立复合绝缘子和均压环仿真模型,采用ANSYS仿真软件对复合绝缘子和均压环模型的电场进行仿真测试,分析均压环参数对电场强度的影响,从而优化均压环参数。结果表明:优化均压环参数r=45 mm,R=900 mm,h=300 mm,加装优化均压环后,复合绝缘子表面的电场强度下降,满足高海拔地区750 k V输电线路绝缘子安全运行的要求。

基于ANSYS的750kV输电线路均压环优化研究

根据750kV输电线路实际情况和复合绝缘子的特点，选择有限元法，应用ANsYS软件对在海拔高度1500～3000in地区使用的交流750kV复合绝缘子建立电场计算模型，计算复合绝缘子V型串沿面电场强度分布和电位分布。为控制复合绝缘子表面电场，研究了均压环的环径、管径和抬高距离对绝缘子电场强度分布的影响规律，从控制电场角度得出合理的均压环结构参数。计算结果表明，均压环可显著地改善绝缘子电场强度分布，高压端均压环表面的最大电场强度峰值控制在1．54kV／mm以下，设计的均压环能够满足750kV输电线路对复合绝缘子的使用要求，为750kV交流输电线路的外绝缘设计提供有益的参考。

新疆750kV交流输电系统电磁暂态分析

结合新疆地区乌北—吐鲁番—哈密750 kV输变电工程,研究了线路各种运行情况下的潜供电流、恢复电压,验证了高抗中性点小电抗取值的合理性。对于同杆架设双回路段,计算了正常运行线路对另一回检修线路的感应电压和感应电流。研究了各种运行方式下的工频过电压以及合闸操作过电压,同时分析了合闸空载变压器的过电压和励磁涌流。最后计算了光纤复合架空地线(optical power ground wire,OPGW)采用分段绝缘单点接地方式时的感应电压。电磁暂态程序(EMTP)的仿真计算表明,潜供电流、恢复电压数值不大,高抗中性点小电抗取值合适。同杆双回路接地刀闸电气参数符合要求。线路两端装设高抗后,工频过电压符合我国关于超高压线路工频过电压的要求。线路三相合闸、单相重合闸操作过电压不高,而且对金属氧化物避雷器(MOA)热容量要求不高。合闸空载变压器过电压和励磁涌流较小。OPGW感应电压不大,数值和分段长度基本成正比,采用分段绝缘单点接地方式利于减小线路电能损耗。

750kV交流复合绝缘子均压环优化设计

基于有限元数值仿真计算方法,建立了750 kV线路杆塔—导线—绝缘子的塔线三维电场仿真模型,研究优化750 kV复合绝缘子均压环的结构参数,并对均压环的均压效果进行了分析。计算结果表明,均压环可显著地改善绝缘子电场分布,高压端均压环表面的最大电场强度控制在20 kV/cm以下,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、无线电干扰水平均符合国家标准或规程要求,设计的均压环能够满足750 kV输电线路对复合绝缘子的使用要求。研究结果为750 kV输电线路外绝缘设计提供了有益的参考。

750 kV复合横担外绝缘特性试验研究

复合材料横担凭借其耐污性、耐雷性优良、重量轻、便于安装等优点,在架空输电线路中具有大规模应用的潜力。为了深入研究复合横担绝缘子的外绝缘特性,实现在750 kV交流输电线路上改造应用的目标,采用750 kV复合横担真型塔头试品,通过模拟系统操作过电压和雷电过电压对试品进行塔头冲击电压试验,同时在大型环境气候试验室开展了全尺寸复合横担绝缘子人工污秽工频电压试验。试验结果表明该复合横担塔头绝缘强度可以满足我国西北地区海拔1 500 m条件下的750 kV交流输电线路运行要求。

750kV输变电工程复合外绝缘应用进展及展望

分析了复合绝缘子应用背景和750 kV输变电工程复合外绝缘应用现状,总结了与西北主网联网750 kV第二通道输变电工程在变电站和线路工程复合化方面取得的成果,展望了750 kV输变电工程复合外绝缘应用的前景,结果表明,实现电站外绝缘的全复合化是电网发展的趋势。

750 kV输电线路复合横担静载下的疲劳性能研究

为了探索750 k V复合横担的静态疲劳性能,根据750 k V输电线路复合横担的实际受力情况,设计复合横担及其局部杆件的静载下的疲劳试验,进行了复合横担的过载试验及轴心受压实验。试验揭示了横担各部分的受力情况,外拉杆及下压杆件为主要受力部件,杆件接通处为横担受力的薄弱部分,横担设计及工程施工时需要重点考虑。同时,试验也验证了复合材料横担满足各项试验要求,可以应用于750 k V输电线路中。

750kV输电线路复合横担动载下的疲劳性能研究

设计了750kV输电工程复合材料杆塔复合横担及其杆件动载下的疲劳试验,研究在不同工况下复合横担高周疲劳试验及低周疲劳试验的现象。结果表明,复合横担及其杆件在不同工况下横担的应变幅值不随负荷加载次数的增加而变化,应变幅值始终处于弹性范围之内,说明复合横担及其杆件的抗疲劳性能优良,具有较强的抗老化能力,能够满足工程要求。

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。

750kV直线塔整串绝缘子带电更换方法

750 kV输电线路绝缘子在西北地区强风沙、强紫外辐射、温差大等恶劣自然条件的侵袭下,不可避免地出现绝缘子损坏等情况,甚至威胁到线路的安全稳定。同时750 kV作为西北地区的骨干网架,停电检修影响范围广,所以带电检修就成了运维单位的主要消缺手段。从带电更换750 kV线路整串绝缘子用工器具的研发、制作、现场操作等方面进行了系统研究,形成了完整的标准化操作流程,为750 kV同类带电作业提供了可靠的借鉴。

750 kV紧凑型同塔双回输电线路带电作业进入等电位方法

750kV紧凑型同塔双回输电线路由于塔头间隙紧凑型布置,导致等电位作业人员作业难度大。根据现有750kV常规线路的带电作业技术,提出了几种常用的进电位路径方案,通过计算几种方案的组合间隙,得到较安全的进入等电位路径。利用Ansoft软件计算了在组合间隙最小位置的人体表面场强,获取了其表面场强的大小分布。仿真计算结果表明,攀爬软梯法进入上相导线等电位过程中,作业人员可满足安全要求。