倒V型绝缘子串荷载的有限元分析
防止输电线路覆冰、舞动事故措施1

xxx公司检修分公司防止输电线路覆冰、舞动事故措施批准:审核:编制:许映全检修分公司线路班2020年12月目录1.总则 (1)2.事故措施范围 (1)3.分析线路区域气象变化引起中冰区、易舞动区 (1)4.抗覆冰措施 (2)4.1 防倒塔断线措施 (2)4.2 防绝缘子串冰闪措施 (3)5.防导线舞动措施 (3)6.输电线路除冰 (4)7.运行阶段应注意的问题 (4)8.小结 (4)防止输电线路覆冰、舞动事故措施1.总则在电网系统中,输电线路覆冰现象较为普遍,其引起的故障严重地影响了电力系统的正常运行。
输电线路覆冰可引起导线舞动、杆塔倾斜、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。
导线覆冰是一个复杂的过程,覆冰量与导线半径、含风量、风速、风向、气温及覆冰时间等因素有关。
对减轻导线覆冰带来的危害,要充分掌握本地区的冰雪情况,仔细研究输电走廊的微气候、微地形,尽量避开重冰区;无法避开时,应在重冰区采取抗冰设计。
为加强已有线路的抗冰害能力,应视具体情况区别对待,可增大爬电距离,改善绝缘子伞裙结构,在绝缘子表面涂憎水涂料以及对杆塔横担和绝缘子进行清扫,这些都是解决覆冰绝缘子冰闪的有效方法。
2.事故措施范围本反事故措施适用于xxx公司220kV及以下架空输电线路防止覆冰、舞动事故的治理。
3.分析线路区域气象变化引起中冰区、易舞动区(1)认真调查气象条件,易覆冰区、易舞动区地形;收集气象部门的历史观测资料外 ,对沿线现有输电线路及通信线路的覆冰及运行情况进行深入的调查访问,认真听取当地居民有关历年冰凌频数、性质、分布及危害等方面的情况。
(2)输电线路防覆冰、舞动排查,应认真分析标注出冰区、舞动区范围内输电线路段落。
(3) 要求全面掌握沿线气象环境资料,有效预防和治理线路冰害的有效措施;对设计冰厚取值偏低、且未采取必要防覆冰措施的重冰区线路应逐步改造,提高抗冰能力。
(4)应加强沿线气象环境资料的调研收集,加强导地线覆冰、舞动的观测,对覆冰及舞动易发区段,安装覆冰、舞动在线监测装置,全面掌握特殊地形、特殊气候区域的资料,充分考虑特殊地形、气象条件的影响,做好记录,为预防和治理线路冰害提供依据。
变电站V型绝缘子串的应用

Psin(q ̄一 )= sin2 ,
(1)
送功率 ,压缩线路 走廊 的 目的。V 型绝 缘子串
’ .
.
P1=Psin( ̄o一 )/sin2a,
(2)
在线路应用 中己积 累了丰富的经 验。 目前我 国 紧 凑 型 在 变 电站 出 线架 构 处 ,为 减 小 出 线 相 间
将 P、P’分解 到垂 直于 耐张 串 I方 向上有:
Power Electronics● 电力电子
变电站 V型绝缘子串的应 用
文/张 丽 丽 马 小 强 孙 斐
本 文 在 分 析 绝 缘 子 串 受 力 的 基 础 上 ,总结 V型绝 缘 子 串在 变 电 站 应 用 中应 注 意 的 问题 , 并 通 过 实用 计算 ,给 出常用 母 线风 偏 摇 摆 角 及 相 应 V型 绝 缘 子 串 夹 角 推 荐值 。
c ̄--V型绝缘子串夹角之半 , (。);
v 型 绝 缘 子 串 因 为 有 效 控 制 导 线 风 偏 摇
根 据 图 1可 见 , 分 析 绝 缘 子 串 受 力 的 关
摆 ,在 线 路 工 程 中得 到 广 泛 应 用 ,例 如 在 猫 头 键 因 素 为 Pl、P2数值 ,P。、P2值 。
【关键词 】V型绝缘子 串 受 力分析 风偏摇摆
串 ,且 一般认 为 v型 绝缘子 串不 考虑 风偏摇 摆 。但 由于 v型串在变 电站 中应用相 对较 少, 还 有 一 些 问题 尚 需进 一 步 研 究 和 规 范 。
2 v型 绝缘 子 串 受 力 分析
图 1中,P一一最大风时导线的综合荷 载
型直 线塔 中相 一般均 采用 V型串 。紧 凑型 线
求 解 如 图 2。
特高压绝缘子串在风荷载作用下力学特性的研究

特高压绝缘子串在风荷载作用下力学特性的研究为了更好的进行资源配置,满足大规模输电的需要,我国的特高压工程近年来迅猛发展,已走在世界的前列。
而随着电压等级不断攀升,对线路绝缘的要求也日益严苛,绝缘子串也在往更长、联数更多的方向发展。
长度和联数的增加,不仅会使抗侧刚度减小,更易发生风偏,而且会加剧各联之间的气流尾流的相互影响,引发风激振动。
在已建成的特高压输电线路中已发生过多起绝缘子串风偏、风振现象。
为了系统的分析特高压绝缘子串在风荷载作用下的力学特性,该文结合理论分析、数值模拟、风洞试验等方法,完成了四项重要内容:(1)首先通过风洞试验对不同盘型绝缘子串的体型系数进行对比,并探索使用FLUENT软件模拟绝缘子串风洞试验的可能性和技术手段。
发现结构网格和组装网格都可以较好的拟合出风洞试验,并可以准确获取绝缘子串各处的风压分布规律及尾流特性。
(2)首先使用有限元软件对Ⅴ型复合绝缘子串的风偏过程和风偏特性进行分析,发现在其风偏过程中,背风肢随风荷载的最大应力会先减小再增大,风力放大系数为1时应力最小,迎风肢随着风荷载的变大一直呈增大趋势。
越是夹角小的绝缘子串刚发生风偏时,其受力与Ⅰ串越接近,此时背风肢对整体受力影响不大;而随着风偏的加剧,背风肢受压,可以增强整体结构抵制风偏的能力。
此时迎风肢不仅要承担风荷载的作用,还要承担一部分的由背风肢受压而产生的弯矩的作用。
随着V串夹角的增大,刚发生风偏时,背风肢开始承担更多的风荷载。
而随着风偏的加剧,背风肢对整体受力的影响慢慢减小,其结构慢慢的接近Ⅰ串。
随着Ⅴ型串夹角的变大,背风肢的最大应力呈减小的趋势,迎风肢最大其应力曲线愈平缓,水平位移愈小,表明其抵制风偏的能力愈强。
实际最大风偏角跟Ⅴ串夹角有关,Ⅴ串的夹角越大,实际最大风偏角与设计风偏角的差值越小。
又通过风偏模拟试验进行对比分析,有限元的应力结果和风偏试验的应力结果可以较好的拟合,但位移结果相差较大,原因是绝缘子的位移主要是由连接金具的刚体转动引起的。
关于输电线路绝缘子缺陷分析及对策的思考

关于输电线路绝缘子缺陷分析及对策的思考发表时间:2018-07-24T15:25:02.653Z 来源:《电力设备》2018年第10期作者:秦星[导读] 摘要:目前我国的输电线路网不断完善,架空输电线路主要由基础、杆塔、导线、绝缘子、金具架空避雷线及接地装置等部件组成,绝缘子对输电线路的安全运行起到了重要的作用,输电运维工作中不同型式结构、材质绝缘子各种缺陷现象会带来不同的安全隐患。
(深圳供电局有限公司广东深圳 518000)摘要:目前我国的输电线路网不断完善,架空输电线路主要由基础、杆塔、导线、绝缘子、金具架空避雷线及接地装置等部件组成,绝缘子对输电线路的安全运行起到了重要的作用,输电运维工作中不同型式结构、材质绝缘子各种缺陷现象会带来不同的安全隐患。
关键词:输电线路;绝缘子;绝缘性;措施引言随着科学技术的进步与发展,我国电力工程的建设也取得了重大进展,满足了人们的用电需求。
但是在输电线路运行的过程中还经常会遇到一些电路故障问题。
比如雷击,闪络,跳闸,一旦出现以上的情况会带来巨大的负面影响,间接造成经济损失,甚至危害人的生命。
因此我们需要提高线路运行的安全性、可靠性、稳定性,不断寻求有效安全的绝缘体材料,用于满足复杂的工程化需求。
基于这种工程化需求,我们找到了绝缘体。
瓷质绝缘子、钢化玻璃绝缘子和复合绝缘子是目前电网架空输电线路绝缘的三大主要材质。
根据不同情况,各种绝缘子在防污防雷,抗劣化的性能上也是不一样的。
主要受其材质性能,结构形式、工艺要求的影响。
1概述我局所辖输电线路区域跨度大,距离长,多位于山区,地形复杂,气候条件多样。
长期暴露在自然环境中的绝缘子要经受冰霜雨雪及气温等恶劣天气的影响,同时绝缘子要承受导线的垂直荷重、水平荷重和导线张力。
会出现玻璃绝缘子自爆、复合绝缘子老化、污染严重等问题影响线路的安全运行。
2常见缺陷类别及表象(1)玻璃绝缘子自爆。
一串玻璃绝缘子串上自爆片数:110kV3片及以上者、220kV4片及以上者、500kV4片及以上者,一串玻璃绝缘子串上自爆片数:110kV2片、220kV3片、500kV3片,一串玻璃绝缘子串上自爆片数:110kV1片、220kV2片及以下、500kV2片及以下。
特高压交流输电线路倒V型绝缘子串电场分布计算和均压环参数优化设计

了安全 运行 ’ 。但 由 于特 高压 输 电工 程 电 压等 级
高、 输 电走廊 占地 面积 大 , 使 得线路 输 电走 廊 清理等 费用较 高 ; 同时 , 特 高 压 交 流输 电线 路距 离 长 , 线 路 经过 的地 区地理气 候 条 件 复 杂 , 不 同地 区的 海拔 高 度、 污 秽程 度 、 雨雾 和冰 雪 情况 差 异 较 大 , 线 路 防污 闪和 防覆 冰是其安 全稳 定运 行亟需 解决 的 问题 。为
相对 较高 , 场强较 大 , 特别是 导线 端 , 电场畸 变严重 ,
学与 中 国 电力 科 学 研 究 院 合 作 , 开 展了 1 0 0 0 k V特 高压交 流 复合绝 缘子 耐张 串均压 特性 的研 究 ¨ 。
易发 生局 部放 电 、 闪络, 造成 复合 绝缘 子伞裙 和芯 棒
此, 国 内学 者通过 对绝 缘子 串型优 化研 究 , 提 出 了一
种倒 V型复 合绝 缘 子 串结 构
用 。
, 其 具 有 较 好 的 防
污 和防 冰 特 性 , 在 5 0 0 k V 线 路 改 造 中 已经 得 到 使
在高 压输 电线 路 中 , 复合 绝 缘 子两 端 承 受 电压
第3 5卷 第 1 0期 2 0 1 6年 1 0月
电 工 电 能 新 技 术
Ad v a n c e d T e c h n o l o g y o f El e c t r i c a l En g i n e e r i n g a nd En e r g y
司马 文霞等 在有 限元法 基础 上采用 神经 网络预
500kV输电线路杆塔K_v值对V型绝缘子串受力影响分析_邵俊楠

( 1. School of Electric and Electronic Engineering,North China Electric Pow er University,Beijing 102206,China; 2. Xinjiang Electric Pow er Design Institute,Urumqi 830002,China; 3. Henan Electric Pow er Design Institute,Zhengzhou 450007,China)
由表 2 可知: ( 1) 导线为 LGJ - 400 /45 型钢芯铝 绞线,当 杆 塔 Kv 值 小 于 0. 64 ( V = 26 m / s ) 、0. 76 ( V = 26 m / s) 、0. 89( V = 30 m / s) 、1. 02( V = 32 m / s) 、 1. 16( V = 34 m / s) 时,B 肢绝缘子串受力为负值,B 肢 绝缘子串受压; 导线为 LGJ - 630 /45 型钢芯铝绞线, 当 杆 塔 Kv 值 小 于 0. 7 ( V = 26 m / s ) 、0. 82 ( V = 26 m / s) 、0. 95( V = 30 m / s) 、1. 09 ( V = 32 m / s) 、 1. 25 ( V = 34 m / s) 时,B 肢绝缘 子 串 受 力 为 负 值,B 肢绝缘子串受压。
500kV输电线路采用倒V型绝缘子串的试验研究

之间的 摩 擦 力 (即 线 夹 的 握 力 ) 是 大 家 十 分 关 心
的参数 。
设 T1 侧线夹的握力为 f1 , T2 侧线夹的握力为 f2。在 四分 裂 导 线 受 力 相 同 的 情 况 下 , 4 个 线 夹 的 握 力
相同 ,即
f1 = P1h /4
( 17 )
f2 = P2h /4
(6)
对于 T2 侧有
T2h = H0
(7)
T2 = T2h / co sα2
(8)
T2v = T2h ×tanα2
(9)
P2v = T2v P2 = P2v / co s (θ/2) P2h = P2v ×tan (θ/2) 对于导线和绝缘子串整体则有
( 10 ) ( 11 ) ( 12 )
P = T1v + T2v
500kv输电线路采用倒v型绝缘子串在绝缘子串间夹角不大于70时对于各种型号的导线而言在一般情况下导线悬垂角不大于30普通悬垂线夹可以满足悬垂线夹与导线之间的握力要求这时悬垂线夹所受到的水平分力一般为悬垂线夹实际平均握力的50以下安全系数高
2006年 3月 第 7卷 第 3期
电 力 设 备
(1) 500 kV 输电线路采用倒 V 型绝缘子串改造 时 ,一般情况下绝缘子及各种配套金具都能达到力学 方面要求 ,能够满足工程要求 ,可以用于工程改造 。
(2) 500 kV 输电线路采用倒 V 型绝缘子串 ,在绝 缘子串间夹角不大于 70°时 ,对于各种型号的导线而 言 ,在一般情况下 (导线悬垂角不大于 30°)普通悬垂 线夹可以满足悬垂线夹与导线之间的握力要求 ,这时 悬垂线夹所受到的水平分力一般为悬垂线夹实际平 均握力的 50%以下 ,安全系数高 。
紧凑型直线塔V型绝缘子串受力分析

G^ 一 丁。 +G + P ×s i n 0 / 1 ×C O S 0
1串 的右挂 点 和 2串 的左 挂点 以及 4串的右 挂 点都挂 在 8 0点上 , 8 O点是一 个挂架 , 5 1 、 5 O为挂 架挂 在 横担下平 面 的挂 点 , 挂 架结 构见 图 5 。挂 架是一 个 平 面结 构 , 在 外 力 的作 用 下 可 以绕 5 1 、 5 0轴前 后 转 动, 和铁 塔 的其他 构 件不 能构 成稳定 结 构 , 所 以不 能 用 程序 直接 计算 , 需 要人 为地 把 8 0点 的荷 载进行 换 算。 以往 工程是把 1串右侧荷 载加 到 5 0点 , 把 2串左
G 一[ (
不 同工况 下绝 缘 子 串受 力 的不 同 , 用 图 4说 明 ,
( t a n 1 +t a n o / 2 ) ]× C O S 0
根据 以上 所述 计算 方 法 , 用 2种挂线 方 式计算 , 取 图
4 a 、 图4 b两 者 中选 材 较 大 的 。
为 E, 2个绝 缘 子 串的 内力分 别 为 和 。
图 3 两 挂 点 不 等高 情 况 示 意 图
C 点受力 :
Pc 一[ ( Ps i n y + Gc o s y ) 。 + T + ( Pc o s y— G
s i n ) ×t a n a 2 ]× ( c o s) , +s i n y×t a n a l ×C O S ) /
( t a n 0 / 1 +t a n o / 2 ) ]× C O S 0
D 点受力 :
PD 一[ ( Ps i n y + Gc o s y ) 。 + T。 一( Pc o s y —G
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Load Analysis of Backward V 2type Insulators by FEM
L IU Chun1 , L U J ia2zheng1 , ZHOU Wei2hua1 , L IN Feng2 ( 1. Hunan Elect ric Power Test and Research Instit ute , Changsha 410007 , China ; 2. Hunan Elect ric Power Corporatio n , Changsha 410007 , China)
A、 L 分别为绝缘子串的弹性模量 、 等效横截面面积
和长度 , F1 、 F2 、 F3 、 F4 、 TI 、 TJ 分别为 I 、 J 端点荷载 分量及张力 ,由静力平衡可得
F1 = - FH , F2 = FV ; F3 = - F1 , F4 = - F2 + mgL ; TI = F1 + F2 , TJ =
arcsin h- 1 ( ( FV - mgL ) / FH ) ) ;
L
Z 2
( 5)
= mgL / EA ( FV / mgL - 1 / 2) + FH / mg ( ( 1 +
( FV / FH ) 2 ) 1/ 2 - ( 1 + ( ( FV - mgL ) / FH ) 2 ) 1/ 2 ) 。 ( 6)
对 LX 、 L Z 进行 F1 、 F2 的微分得 ( 9) d L X = 5 L X d F1 / 5 F1 + 5 L X d F2 / 5 F2 ; d L Z = 5 L Z d F1 / 5 F1 + 5 L Z d F2 / 5 F2 。 ( 10) 式中 5L X F4 TJ + F4 1 ( F2 ) - L ; ( 11) = + - ln 5 F1 mg T I TJ T I - F2 EA 5 L X / 5 F2 = 5 L Z / 5 F1 = F1 ( 1/ TJ - 1/ T I ) / mg ; ( 12) 5 L Z / 5 F2 = - L / EA - ( F2 / T I + F4 / TJ ) / mg 。( 13) ( 10 ) 的形式可得 变换式 ( 9) 、
d F1 = K1 d L X + K2 d L Z ; d F2 = K3 d L X + K4 d L Z 。
( 14) ( 15)
表1 倒 V 型绝缘子串试验数据
Tab. 1 Experimental result of backw ard V 2type insulators
序号 等荷载 1 等荷载 2 等荷载 3 不等荷载 1 不等荷载 2
d F1 d F2
= [ K]
dLX dLZ=ຫໍສະໝຸດ K1 K3K2 K4
dLX dLZ
( 16) 。
注 : F b 为绝缘子底部连接导线的力值 ( 下表相同) 。
试验分为左 、 右侧导线等荷载试验和不等荷载 进行 , 分别模拟倒 V 型绝缘子串安装状态和因档 距、 高差不等和覆冰不均匀而偏转情况 。等荷载试 验分 3 步加载 ,不等荷载试验分两步进行 。由于试 θ 验条 件 的 限 制 , 试 验 中 θ 和 2 、 3 的 实 测 值 为 141°
2 2
( 1) ( 2)
2
F3 + F4 。
2
( 3)
式中 , m g 为单位长度绝缘子的自重 , FH 、 FV 为绝缘 子串 I 端点张力的水平和竖直方向的分量 。悬链曲 线方程为 [ 15 ]
y = ( FH / mg ) ch ( mg/ FH ) ( x + C1 ) + C2 。 ( 4)
0 引 言
1 理论分析
我国输电线路直线杆塔悬挂导线一般采用悬垂 绝缘子串 , 少部分中相及上相采用 V 型绝缘子串 。 统计表明 ,冰闪一般发生在悬垂绝缘子串上 ,很少发 现 V 型绝缘子串冰闪 ,其原因是 V 型绝缘子串具有 较好的自清洗效果 ,绝缘子表面积污量少 ,结冰时冰 凌不容易桥接伞间空间 , 融冰时难以形成贯通性水 帘 ,而且 V 性串能改善绝缘子附近的电场分布 , 提 高绝缘子串的覆冰闪络电压 [ 129 ] 。为了有效解决绝 缘子覆冰闪络 ,对发生冰闪的绝缘子实施顺线路方 向悬挂倒 V 型绝缘子串改造是非常有效的措施 。 但是由于山地地形及微气候的影响 ,使用倒 V 型绝 缘子串可能会引起改造的铁塔纵向不平衡张力大于 设计值[ 10214 ] ,绝缘子串偏转致使绝缘距离不够等问 题 。为了解倒 V 型绝缘子串对输电线路的影响 ,本 文应用有限单元法对其进行了力学特性分析 , 对计 算的可靠性进行力学性能试验验证 , 并根据特定地 形和荷载条件对某 500 kV 输电线路倒 V 型绝缘子 串改造进行了计算分析 ,确定了改造的可行性 。
2008 年 3月
第 34 卷 第 3 期
高 电 压 技 术
High Voltage Engineering
Vol . 34 No . 3 Mar . 2008
・569 ・
倒 V 型绝缘子串荷载的有限元分析
刘 纯1 , 陆佳政1 , 周卫华1 , 林 峰2 ( 1. 湖南省电力试验研究院 ,长沙 410007 ;2. 湖南省电力公司 ,长沙 410007 )
式中 , L X 为绝缘子串在 x 轴的投影距离 ; L Z 为绝缘 子两端点在 z 轴的投影距离 。 ( 6) 可得 将式 ( 1~3) 带入式 ( 5) 、
L X = - F1 ( TJ + F4 L 1 ); + ln EA mg T1 - T2 ( 7)
2 2 ( 8) L Z = ( TJ - T I ) / 2 EA m g + ( TJ - T I ) / mg 。
摘 要 : 500 kV 输电线路采用倒 V 型绝缘子串是解决覆冰闪络的有效措施 ,但档距 、 高差和不均匀荷载等原因将 引起改造的铁塔纵向不平衡张力大于设计值 ,倒 V 型绝缘子串偏转致使绝缘距离不够等问题 ,限制了其应用范围 。 为此 ,应用悬链线模型和有限单元法研究了倒 V 型绝缘子串的力学荷载特性 ,并通过实荷载试验验证了算法的准 确性 ,最后将此计算方法应用于 500 kV 输电线路倒 V 型绝缘子串的改造实例 ,为工程的进行提供了依据 。工程实 例的应用表明 ,该方法可信有效 ,既能应用于改造校核 ,也可推广应用于设计计算 。 关键词 : 500 kV 输电线路 ; 有限元法 ; 倒 V 型绝缘子串 ; 不平衡张力 ; 冰闪 ; 悬链线模型 中图分类号 : TM726. 1 ; TM216 文献标志码 : A 文章编号 : 100326520 (2008) 0320569204
F1 F2 F3 Fb
kN
17. 64 21. 56 25. 48 22. 54 22. 54
15. 288 21. 364 26. 362 21. 756 20. 384
16. 562 23. 618 29. 4 24. 5 24. 598
10. 878 15. 484 19. 306 15. 974 15. 190
式中 , C1 、 C2 根据所取坐标原点的位置及边界条件
・570 ・ Mar. 2008 而定 。取 I 端点为原点 ,则
High Voltage Engineering
Vol . 34 No . 3
L X = FH L / EA + FH / mg ( arcsinh ( FV / FH ) -
式中 , K1 = ( 5 L Z / 5 F2 ) / Δ; K2 = ( 5 L Z / 5 F1 ) / Δ; K3 = ( 5 L X / 5 F2 ) / Δ; K4 = ( 5 L X / 5 F1 ) / Δ; Δ = ( 5 L X / 5 F1 ) ( 5 L Z / 5 F2 ) - ( 5 L Z / 5 F1 ) ( 5 L X / 5 F2 ) 。 ( 15) 矩阵形式为 式 ( 14) 、
Abstract : To comp ute t he static co nfiguratio n and tensio n for a backward V2type insulato rs , t he mechanical charac2 teristics of backward V2type insulato rs are st udied on suspensio n line model , and t he catenary co nfiguratio n and ten2 sion are analyzed by t he finite element met hod , t he comp utation result s is verified by real loading experiment . Final2 ly , t his finite element met hod is applied to simulate a t ransformation of backward V2type insulators on 500 kV t rans2 mission line , acco rdingly , t he t ransfo rmation is successf ully co mpleted. The application indicates t hat t he effective met hod can be used in check calculatio n of t ransmission line ’s t ransformatio n , also can be used in comp uting of de2 sign. Key words : 500 kV transmission line ; FEM ; backward V insulators ; unbalanced tension ; icing flashover ; catenary model