均压环对覆冰特高压直流复合绝缘子电场分布的影响
一种10kV覆冰复合绝缘子电场分布计算

一种10kV覆冰复合绝缘子电场分布计算作者:王磊区燕敏来源:《电子技术与软件工程》2017年第19期摘要覆冰对复合绝缘子周围电场和电位分布有重要影响。
本文以一种10kV复合绝缘子作为仿真模型,通过利用有限元方法,模拟分别在结冰和融冰状态下,计算了不同冰柱长度下复合绝缘子周围电场分布。
得出:不论是结冰或是融冰状态,覆冰复合绝缘子周围电场的最大值几乎不受影响;冰尖处电场强度随冰柱长度增加而增大。
相比结冰时的结果,融冰状态时,冰尖出电场将畸变将更加严重。
最后,本文讨论了几种提高覆冰复合绝缘子电气特性的措施。
【关键词】绝缘子覆冰电场1 引言优异的耐污闪性能使得硅橡胶复合绝缘子在电力系统中获得了越来越广泛的应用。
然而,硅橡胶复合绝缘子在我国十几年的运行经验同时也表明:硅橡胶复合绝缘子耐污闪能力强却并不等于其可以完全杜绝污闪的发生。
覆冰可以看作是一种特殊的污秽。
由于复合绝缘子伞裙以及伞间距较小,覆冰对复合绝缘子的电场和电位分布的影响较大,直接威胁着电网的安全运行。
因此,研究覆冰对复合绝缘子的影响具有重要意义。
国内外不少学者从覆冰重量、融冰水电导率以及覆冰厚度等因素对绝缘子电气性能的影响程度进行了试验研究并为输电线路设计积累了宝贵经验。
而对于覆冰复合绝缘子的闪络原因目前没有一个统一的观点。
有学者基于奥本诺斯方程推导了冰闪过程的数学物理模型;也有学者从电弧发展的角度推导了基于电弧特性变化的冰闪模型。
另外,有学者则认为应从热力学方面且考虑热传递以及水分蒸发等因素,对冰闪过程进行分析。
冰闪是从局部放电开始,电弧发展从有弱到强直至击穿的过程。
局部放电的根本起因是由于局部电场的集中。
冰柱的存在使得复合绝缘子周围结构发生了变化,必然会改变局部电场。
因此,本文以一种10kV复合绝缘子为模型,分别从结冰和融冰状态两方面,计算了冰柱长度对复合绝缘子电场分布的影响。
最后,总结了提高覆冰状态下复合绝缘子闪络电压的措施。
2 仿真2.1 模型本文使用一种10 kV复合绝缘子作为仿真对象,共有2大伞1小伞,大伞直径125mm,小伞直径100mm,结构高度340mm,试品表面积370mm2,爬电距离为370mm。
±800kV特高压直流合成绝缘子均压环的研究

±800kV特高压直流合成绝缘子均压环的研究目的和意义我国电网正处于快速、健康、持续发展的新时期。
以三峡电网为中心电网互联形成全国统一大电网的局面将很快形成。
随着电力工业的飞速发展电力输电线路对重量轻、机械强度高、耐污秽、少维护的复合绝缘子的需求在急剧增加。
由于电场的集中材料缺陷或不同材料间的交界面处会产生内部的局部放电这会导致绝缘子材料出现过早老化从而引起绝缘性能的下降。
而复合绝缘子接地端由于电场分布不均匀仅承担很低的工作电压而造成复合绝缘子接地端部分长度的浪费。
随着电压等级的升高长串型绝缘子的电场不均匀问题会更加突出。
因此合成绝缘子上需要装设均压环。
它的作用主要是降低合成绝缘子上某些部位或者两端金具表面过高的电位梯度对绝缘子表面电场的屏蔽引开工频电弧减少端部局部放电电弧以减少表面腐蚀和污闪的可能。
对超高压合成绝缘子均压环的优化布置能够明显的改善电极形状使沿绝缘子轴向的电场分布和最大场强得到较大的改善。
目前在电场数值分析计算中常用的方法有基于微分方程模型的有限差分法、有限元法、蒙特卡洛法基于积分方程模型的模拟电荷法、矩量法和边界元法和基于直接积分运算关系的数值积分法等。
超高压合成绝缘子均压环的布置还没有统一的标准一般都是设计单位根据实际运行经验来配置合成绝缘子均压环。
在均压环的优化中应综合考虑均压环的结构尺寸安装高度h环径r离绝缘子的距离R、高压导线和杆塔的影响以保证均压环对电场分布具有最优化的控制作用。
在复合绝缘子中间加装一个或多个均压环虽然可以改善电场的分布但因加装多个中间均压环会减少一部分绝缘距离同时增加设备造价因此在实际运用时还需综合考虑安装中间均压环的数量并进行进一步的试验验证。
由于复合绝缘子均压环有各种不同作用, 根据不同的需要, 复合绝缘子均压环的最佳设置也不同对不同的线路情况都需进行优化配置。
2.课题任务、重点研究内容、实现途径及进度计划课题的任务利用FEMLAB有限元计算软件建立±800kV直流特高压合成绝缘子的计算模型对±800kV直流特高压合成绝缘子沿面电位和电场分布进行计算并对均压环结构进行优化培养学生从事科研和工程设计的能力。
均压环对复合绝缘子陡波试验的影响

49电工电气 (20 7 No.5)作者简介:胡文堂(1962-),男,教授级高级工程师,本科,主要从事高电压与绝缘技术研究工作; 王少华(1981-),男,高级工程师,博士,主要从事输电线路运维研究工作。
均压环对复合绝缘子陡波试验的影响胡文堂1,王少华1,李特1,袁伟2,骆阗彦1(1 国网浙江省电力公司电力科学研究院,浙江 杭州 310014;2 国网江苏省电力公司无锡供电公司,江苏 无锡 214000)摘 要:为研究均压环对复合绝缘子陡波试验的影响,利用一支110kV 复合绝缘子,开展了有、无均压环情况下高压端陡波试验对比研究,对两种情况下的陡波电压幅值、陡波电压陡度进行了分析。
试验结果表明,均压环的存在使陡波试验复合绝缘子发生击穿时,芯棒承受的电压幅值降低,均压环对陡波试验陡度无影响,建议复合绝缘子陡波试验在去除均压环后进行。
关键词:复合绝缘子;陡波;均压环;电压幅值中图分类号:TM855 文献标识码:B 文章编号:1007-3175(2017)05-0049-03Abstract: In order to study the influence of corona ring on the steep front impulse test of insulators, this paper used a 110kV composite insu -lator to carry out the comparative study on high-voltage steep front impulse test with or without corona rings. This paper carried out analysis of voltage amplitude and gradient of steep front impulse for two kinds of conditions. The test results show that the existing corona ring could reduce the voltage peak value supported by mandril and the corona ring had no impacts on the steep front impulse test gradient when the composite in-sulator was broken down. This paper suggests that the composite insulator should be carried out tests after eliminating the steep front impulse. Key words: composite insulator; steep front impulse; corona ring; voltage amplitudeHU Wen-tang , WANG Shao-hua , LI Te , YUAN Wei 2, LUO Tian-yan( State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute, Hangzhou 00 4, China ;2 State Grid Wuxi Electric Power Company, Wuxi 2 4000, China )Influence of Corona Ring on Composite Insulators Steep Front Impulse Test0 引言陡波试验是检测复合绝缘子内部缺陷的重要手段[1-3]。
[PDF] ±800kV 输电线路直流复合绝缘子均压环结构研究
![[PDF] ±800kV 输电线路直流复合绝缘子均压环结构研究](https://img.taocdn.com/s3/m/bec9f1966bec0975f465e28a.png)
0 引言
复合绝缘子由于其优良的特性,在特高压直流 输电工程的外绝缘选择中具有明显的优势。但复合 绝缘子的外形特点、金具结构和硅橡胶材料的低电 导率,使得电位分布极不均匀,在线路侧和杆塔侧 的绝缘子两端金具附近有高电场区域[1]。当绝缘子 和金具表面电场强度超过了电晕起始场强,就会产 生电晕放电,进而对电磁环境、绝缘材料的运行特 性等产生影响[2,3]。
composite insulator and tower
图 1±800kV 直流复合绝缘子试品及杆塔结构 图。绝缘子最小公称爬电距离为 30 000mm;分裂导 线采用 LGC-630×6。 1.2 轴对称模型和 3D 模型计算结果比较
800
忽略铁塔、分裂导线和大地的影响
700
考虑铁塔、分裂导线和大地的影响
∗ 基金资助项目:“十一五”国家科技支撑计划重大项目(2006BAA02A31)。 Project Supported by the Eleventh Five-Year Plan Supported by National Key Project of Scientific and Technical Supporting Programs of China(2006BAA02A31).
本文基于有限元数值仿真计算方法,建立了特 高压直流线路杆塔-导线-绝缘子的塔线三维电场 仿真模型,研究复合绝缘子及金具表面电场的影响 因素,并确定特高压复合绝缘子均压环的结构参 数。
1 塔-线-绝缘子三维电场仿真模型
1.1 模型的建立 由于空间电荷和离子流效应的影响,直流电压
作用下绝缘子的沿面电场分布与交流存在着一定 的差异。国网武汉高压研究所的研究表明,复合绝 缘子表面的电位分布规律在直流电压下与交流情 况大致相同[6],交流及离子流场中沿绝缘子轴向的 场强分量的差别在于导线、横担附近最大场强的比 值,交流电场中导线侧附近最大场强与杆塔侧附近 最大场强之比约 2.0,而在离子流场中,此比值随 电晕程度的加剧而减小[7]。迄今为止,在直流电场 的研究中,如果考虑离子流的影响,模型是建立在 一定假设条件下,如空间电荷只影响场强的大小但 并不改变场强方向等。在三维电场计算中,考虑离 子流的影响更加困难。
输电线路复合绝缘子均压环常见问题及改进措施

综上所述,10 kV 配网是电力企业工程建设的重要组成部 从事配电线路运行维护工作。
机电信息 2012 年第 36 期总第 354 期 31
电气工程与自动化◆Dianqigongcheng yu Zidonghua
高度 h 抬高距 Δh
外径 d
ΔU2
ΔU1 管径 d
图 1 均压环安装示意图
E1 E2
发展水平高的地区,可以设置带点检测设备以及故障显示器, 分,需要严谨的工作态度和完善的技术设备才能确保其施工质
实现配电线路的自动化维护,一旦出现故障,可以对故障区域 量。因此,电力企业应该深入研究,积极探索 10 kV 配网工程建
自动隔离,并自动恢复非故障区域的正常供电。
设的新技术,确保我国电力系统的稳定和安全发展。
(3) [2] 许锋.探讨提高 10 kV 配网的供电可靠性[J].中小企业管理
与科技(下旬刊),2011(2) [3] 任艳君.提高 10 kV 配网供电可靠性的技术措施[J].科技资
讯,2011(32) [4] 黄敬维.探讨提高配网供电可靠性的措施[J].科技资讯,2011
(6) [5] 路军.肇庆城区配网提高供电可靠性的难点与对策[J].供电
0 引言
由于复合绝缘子具有强度高、重量轻、耐污闪性能优良、运 行维护方便等明显的优点,目前在 35~500 kV 等各个电压等 级得到了广泛的使用,特别是在江苏等经济发达、污秽较为严 重的地区,合成绝缘子已经成为直线杆塔绝缘子的首选,在镇 江 500 kV 江晋、江陵线长江大跨直线跨越塔上,也第一次将 42 t 合成绝缘子用在跨越档距超过 1 800 m 的大型跨越上。由于复 合绝缘子所特有的长棒式阻性型结构,在高电压等级的线路上 使用时必须使用均压环来改善其表面的电场分布,但是目前复 合绝缘子无均压环制造、尺寸和罩入距尺寸的国家标准,因此 现场使用的均压环样式五花八门,安装方式各异,在施工、验 收、挂网运行中出现了不少问题。本文从实际应用角度对复合 绝缘子均压环进行分析,结合现场运行经验提出优化的均压环 配置方案。
超高压同塔双回输电线路复合绝缘子电位分布研究

( 1 . Q i n g h a i E l e c t r i c P o w e r C o r p o r a t i o n , X i n i n g 8 1 0 0 0 0 ,C h i n a ;
技 术 应 用 _ J 一 ∞ 卜 { c、 , 芝。、 , 。 z 。
超 高压 同塔双 回输 电线路 复合2
( 1 . 青海省电力公 司, 青海 西宁 8 1 0 0 0 0 ; 2 . 重庆市电力公司, 重庆 4 0 0 0 3 9 )
2 . C h o n g q i n g E l e c t r i c P o w e r C o r p o r a t i o n , C h o n g q i n g 4 0 0 0 3 9 , C h i n a )
Ab s t r a c t : P o t e n t i a l d i s t r i b u t i o n a l o n g t h e c o mp o s i t e i n s u l a t o r i s u n e v e n . I t i s i mp o r t a n t t o d e t e r mi n e a n d i mp r o v e t h e p o t e n t i a l d i s t r i b u t i o n o f c o mp o s i t e i n s u l a t o r s t r i n g s . B a s e d o n i f n i t e e l e me n t me t h o d , c o n s i d e r i n g t h e e f f e c t s o f t o we r , b u n d l e c o n d u c t o r s , s h i e l d i n g l i n e a n d S O o n ,i n s u l a t o r t h r e e — d i me n s i o n a l e l e c t r i c f i e l d c a l c u l a t i o n mo d e l s f o r t h e c o mp o s i t e i n s u l a t o r o f EHV t r a n s mi s s i o n l i n e s a r e s e t u p . An d t h e c u r v e o f p o t e n t i a l d i s t r i b u t i o n a l o n g t h e c o mp o s i t e i n s u l a t o r s t i r n g s i s o b t a i n e d .T h e i mp a c t o f f a c t o r s ,s u c h a s g r a d i n g r i n g a n d t h e t y p e o f i n s u l a t o r s , o n t h e p o t e n t i a l d i s t r i b u t i o n o f i n s u l a t o r s t in r g s a r e a n a l y z e d . T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e g r a d i n g in t g s c o u l d s i g n i i f c a n t l y i mp r o v e t h e p o t e n t i a l ,e l e c t r i c f i e l d d i s t ib r u t i o n o f c o mp o s i t e i n s u l a t o r s t r i n g s ,a n d t h e p o t e n t i a l a n d e l e c t r i c i f e l d d i s t i r b u t i o n a l o n g t h e c o mp o s i t e i n s u l a t o r i s mo r e u n i f o r m. T h e t y p e o f i n s u l a t o r s h a v e i n l f u e n c e o n t h e p o t e n t i a l
均压环对复合绝缘子电场的影响研究

放电的产生,造成绝缘子绝缘失败进而影响系统安 全 [3]。
工程上一般采用复合绝缘子端部金具安装均压 环的方式来改善绝缘子电场分布。均压环可改善复 合绝缘子的电位分布,控制高电场区域的场强,防 止电晕放电、漏电起痕及电蚀损,减小可听噪声, 并能消除由电晕引起的非瓷材料的降解作用 。 [4-5] 为了线路绝缘子的安全运行以及合理选择均压环的 尺寸、位置,需要对绝缘子上的电位及电场分布进 行细致计算分析 。 [6-11]
关键词:复合绝缘子;电场计算;均压环;绝缘分析 中图分类号:TM216 文献标识码:A 文章编号:1007-3175(2018)10-0010-05
Research of Grading Ring Influence on Composite Insulator Electric Field
YAO Huai-lin, WU Qiu-liang (Jiangsu Nari Power Electric Co., Ltd, Nanjing 211103, China) Abstract: Taking the composite post insulator as the research object, this paper used the finite element analysis numerical computation method to carry out analysis and calculation for insulator electric fields and explored the impacts of grading ring on the insulator electric field. When the insulator aged or there were bubbles in the sheath due to technology defects, the discharge, breakdown and ablation phenomenon happened easily. And the field intensity concentrated around the first umbrella which might lead to the insulation fault, so a grading ring is set up at the end of high voltage flange and then its electrical field was calculated taking different dimensions and installation site of grading ring into consideration. The calculation results show that the insulator added the grading ring could obviously improve the electrical distribution around the insulator to reduce the electric field of the first umbrella, in addition, the electrical distribution will turn more average with larger diameter and more far location. Key words: composite insulator; electrical field calculation; grading ring; insulation analysis
高压输电线路的冰覆盖分析与防护

高压输电线路的冰覆盖分析与防护随着能源需求的增长,高压输电线路在现代社会的电力供应中发挥着重要的作用。
然而,恶劣的天气条件经常给这些输电线路带来挑战,特别是在冬季,冰覆盖成为了一个严重的问题。
冰覆盖不仅会导致输电线路绝缘子表面积聚电荷,增加了导电风险,还可能引起线路断裂和火灾等安全隐患。
因此,对于高压输电线路的冰覆盖分析与防护具有重要的研究意义和应用价值。
一、冰覆盖的影响1. 绝缘子电荷增加:当输电线路上的绝缘子表面被冰覆盖后,绝缘子会表现出非线性电阻特性,电荷会聚集在绝缘子表面,增加了绝缘子的电荷密度。
这会导致绕线圈和绝缘子上的电压大幅度升高,增加了绝缘子击穿的风险。
2. 线路强度下降:冰覆盖会在导线上形成肩缠式结构,导致线路强度下降。
当风力加大时,冰覆盖的负载会引起线路的弯曲和振动,进一步增加了线路断裂的风险。
3. 火灾隐患:冰覆盖导致的线路断裂还会引发火花飞溅,可能引发严重的火灾事故,对生命和财产造成巨大损失。
二、冰覆盖分析针对高压输电线路的冰覆盖问题,科研人员和工程师们开展了大量的研究和实验,以对冰覆盖进行分析。
1. 冰覆盖厚度测试:利用无人机、红外相机等技术,对高压输电线路进行巡查,测量冰覆盖的厚度和分布情况。
通过这些数据,可以及时发现冰覆盖的问题,并采取相应的预防措施。
2. 绝缘子表面电荷测试:绝缘子冰覆盖后会积聚电荷,导致电场分布异常。
通过在绝缘子表面布置电场探测器,可以实时测试电荷密度,并及时预警绝缘子被击穿的风险。
3. 冰覆盖模型研究:科研人员还建立了冰覆盖模型,以模拟不同情况下的冰覆盖厚度和分布。
这些模型通过计算机模拟,为冰覆盖分析提供了一种定量分析的手段。
三、冰覆盖防护技术为了应对高压输电线路的冰覆盖问题,工程师们开发了各种防护技术。
1. 绝缘子抗冰件:工程师们利用特殊材料制造绝缘子抗冰件,可以在冰覆盖时减少冰的附着,提高绝缘子的使用寿命。
这些抗冰件具有防腐蚀、耐高温、抗冰特性优秀的特点。
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硅 橡胶 复合绝 缘子 相对 于玻璃 和 瓷绝缘 子因其 具有重 量轻 、耐 污性好 、 日常维 护量 小等优 点 ,在 特 高 电压输 电线 路上得 到 了广泛 的应用 。但 由于其 结构 和所用 材料 与 瓷绝缘 子不 同 ,复 合绝缘 子沿 面 场 强的分 布更 不均匀 。运 行经验 表 明,其最 分布极 不均匀 的几种
方法 中 ,以加装 均压 环 的效果 最好 【 J 4 。文献 【.0 。 8 1]
提 出 了直流 复合绝 缘予 两端配 置双均 压环 可 以改善
复 合绝缘 子表面 的 电场 分布 ,即增加 一个 小均压 环
用 于控制 金具 与复合 绝缘子硅 橡胶 介质 的连接 处的
ofi8 0 k c mpo ie i u a o s c n tu t d by t 0 V o st ns l t rwa o sr c e heFEM ofwa e a n n o a c u ti e s t r .T kig i t c o nti Sus d t u e c r a rng n t i a e wh n t e i e c v ra lt e c he do bl o on i s i h s p p r e h c o e l h ompo ie i s l t r h c ce ma st n u a o t e i i l y c e hes l c r n i n t e h g o t g i e O i i e d dt t d hee f c so e d a tr ov rt ma l o o a rng i h i h v la e sd ,S t sn e e o su y t fe t ft i me e h o h ma lc r n i g o he s ra e e e ti . e d d srbu i n.Th x rme a e uls s w h t ft e s l o o a rn n t u f c lc rc f l iti to i e e pe i nt lr s t ho t a t e d a t roft ma lc r a rn s b g e h n t e d a ee h n ult r h o e ta s a d h i mee he s l o on i g i i g r t a h im t roft e i s a o ,t e p t n i l n
Zh ouFe g n
( a sa o e u pyB ra , n zo 12 XiohnP w r p l ueu Ha gh u3 0 ) S 1 1
Ab ta t B sdo e rt 8 0 V Y nG agse il VD rjc i te r ,hs a e src ae nt s  ̄ 0 k u — u n p ca H C poet n h l ti p p r h f i wo d
可能会覆盖到高压侧的小均压环上, 因此需要研究小均压环的环径对绝缘子表面电场分布特性的 影响 。 结果表 明 当小 均压 环 的环径 比伞 群 大 时,绝 缘子 的 电压 和 电场分 布特 性相 对均 匀 。
关键 词 :复 合 绝缘子 ;覆 冰; 电场 分布 ; 均压环
Elc rc l il srb t n o i gUHV e t ia ed Dit i u i f cn F o I DC n u a o n u n e yt eCo o aRi g I s l t rI f e c d b h r n n l
e e ti a ed d srb tO sa e b te . lc rc lf l iti u i n r e t r i
Ke r s c mpo ie i ult r ii y wo d : o st ns ao ; c ng; e e ti a e d d srb ton; c r narng l crc l l iti u i i f o o i
pee tdteeet cl edds iuino ig l a ih otg UH DCisl o f e cdb rsne l r a f l i r t f c t g l e( V) ua rn u n e y h ci i tb o in u r h v a n t il te mal oo a ig At r 。h e r fh nt ee n to F M) a rsne ,h dl h lc rn n . s te h oyo ef i lme t h d(E w s ee td te s r i f t t t i e me p mo e
研 究 与 开 发
均 压环对覆冰 特高压直流 复合绝缘 子 电场分布 的影响
周 锋
( 萧山供 电局,杭州 3 10 ) 12 1
摘要 本 文对 ̄ 0k 云。 特 高压 直流 输 电线路 上 的特 高压 复合 绝缘 子在 覆 冰情 况 下小 均 80V 广 压 环 对 绝 缘 子表 面 电场 分 布 的影 响 进 行 了研 究 。 首 先 介 绍 了有 限 单元 法 的基 本 原 理 ,建 立 了 + 0 k 复合 绝缘 子 的模 型 ,考 虑 到本 文 中采 用 的是双 均压 环 , 当复合绝 缘子全 部覆 冰 时 ,冰棱 8 0V