基于变电站模拟支柱绝缘子的汕头电网自然积污特性研究

<正>常工作电压下的绝缘子,由于表面污秽物的堆积,在阴雨、大雾等恶劣天气的作用下容易发生污闪,对电网设备的安全运行构成严重威胁.对汕头供电局辖区内的变电站模拟支柱绝缘子的自然积污情况进行了研究.结果表明:模拟支柱绝缘子自然积污特征与地理位置、积污时间段有关,不同积污时间段、不同测量点的污秽度存在差异;不同积污期间,模拟支柱绝缘子表面等值盐密变化小,灰密变化分散性大;模拟支柱绝缘子表面灰密累积速度大于盐密累积速度;汕头供电局辖区内变电站污秽等级主要为b级或c级;运行中变电站应关注装设的模拟支柱绝缘子污秽变化情况,并及时对重污秽的站点采取应对措施.研究结果对汕头电网的污区图绘制、变电站绝缘子表面污秽的清扫以及外绝缘的选择具有参考价值.     

污湿环境下复合绝缘子电场分布的研究

研究污秽潮湿状态下复合绝缘子表面电场特性可有效地提高复合绝缘子运行的可靠性.综合考虑了复合绝缘子的污秽层厚度以及均匀性,在Comsol Multiphysics软件环境中建立了110 kV线路复合绝缘子的二维电场仿真模型,采用有限元法计算了复合绝缘子在不同污湿状态下的电位和电场分布.研究结果表明,当复合绝缘子表面形成均匀水膜润湿污秽层后,对绝缘子电场分布的影响程度与污层电导率有关,当污层电导率增大到10-7 S后,复合绝缘子高压端附近伞群承受的电场强度明显增强;当复合绝缘子表面有水滴滴落时,水滴周围的电场急剧增强.     

低风速下瓷三伞绝缘子积污特性数值模拟研究

为探讨瓷三伞绝缘子表面积污规律,以XSP-160型瓷三伞绝缘子为研究对象,利用COMSOL模拟了其风洞条件下的积污特性,并与风洞试验结果进行了对比,结果验证了此方法的可行性。藉此,用该方法研究了该绝缘子自然条件下的积污特性与沿伞裙积污分布规律。结果表明:绝缘子表面积污直交比随风速增大而减小,随粒径增大而增加;与交流电和不带电情况相比,直流电作用下其表面整体积污量及其增长速度更大、更快,而前两种情况下,积污量相当,且基本不随粒径变化;小风速大粒径直流电作用下的绝缘子沿伞裙表面积污量呈不规则"U"形分布;随风速增大、粒径减小,"U"形分布特性逐渐消失。     

直流复合绝缘子积污特性的数值模拟研究

为研究直流电压下复合绝缘子积污特性,以复合FXBW-110/120-2绝缘子为研究对象,利用COMSOL数值模拟软件中的湍流模块、静电模块以及流体流动粒子追踪模块,对垂直悬挂、直流电压作用下的绝缘子表面积污特性进行了数值模拟研究,并与相关文献的试验结果进行了对比,分析了风速和污秽粒径对其表面积污特性的影响。结果表明:数值模拟结果与试验结果在数量级上吻合得较好。与不加电情况比较,施加90 k V直流电压时,靠近高压端的2号伞裙、绝缘子中段的5、6号伞裙以及靠近低压端的11号伞裙的积污量增量较大,呈"W"型分布。复合绝缘子表面积污量随风速的增大而增多,随粒径的增大呈现先减小后增多的趋势。     

直流复合绝缘子积污特性的数值模拟研究北大核心

为研究直流电压下复合绝缘子积污特性,以复合FXBW-110/120-2绝缘子为研究对象,利用COMSOL数值模拟软件中的湍流模块、静电模块以及流体流动粒子追踪模块,对垂直悬挂、直流电压作用下的绝缘子表面积污特性进行了数值模拟研究,并与相关文献的试验结果进行了对比,分析了风速和污秽粒径对其表面积污特性的影响。结果表明:数值模拟结果与试验结果在数量级上吻合得较好。与不加电情况比较,施加90 k V直流电压时,靠近高压端的2号伞裙、绝缘子中段的5、6号伞裙以及靠近低压端的11号伞裙的积污量增量较大,呈"W"型分布。复合绝缘子表面积污量随风速的增大而增多,随粒径的增大呈现先减小后增多的趋势。     

强风环境110kV下XSP-160型瓷三伞绝缘子积污特性数值模拟

研究110 kV强风环境下绝缘子积污特性,有利于减少污闪事故发生,保证我国西北电网及电气设备的安全运行。以XSP-160型瓷三伞绝缘子为研究对象,利用COMSOL软件对本校风洞条件下该绝缘子积污特性进行数值模拟,将模拟结果与其风洞试验结果进行对比表明:两者在数量级及变化规律上一致,验证了该模拟方法的可行性。研究了110 kV强风环境下该绝缘子的积污特性,分析了风速、粒径、电压类型对其积污量的影响。结果表明:在直、交流电压作用时,该绝缘子表面整体积污量趋势均随风速的增加而降低;同一风速及相同电压作用时,其表面整体积污量及其增长率均随着粒径的增加而增加;与交流电压作用比较,直流电压作用下,同一(风速、粒径)条件下其表面整体积污量大,且积污直交比随风速增大而逐渐减小;20μm粒径时,不同风速及电压类型作用下,积污沿伞裙均呈"U"型分布,且交流电压下此分布更为明显。     

瓷绝缘子污闪电压及泄漏电流的试验研究

本文选用110kV线路7片XWP2-70瓷质绝缘子进行污闪电压和泄漏电流对比试验。根据电力系统线路绝缘子串的污秽度、污秽分布的实际情况,采用四类不同污秽类型的绝缘子串,每种污秽类型设定3种不同污秽度(平均盐密值),运用均匀升压法对多组污秽绝缘子串在人工雾室进行闪络电压试验。研究不同污秽度、污秽分布的绝缘子串闪络电压的变化规律。同时,运用泄漏电流反映不同类型污闪试验的闪络电压与泄漏电流的关系。     

超大伞裙腕臂复合绝缘子积污分布的风洞模拟

为了提高盐湖重污区接触网腕臂复合绝缘子的防污效果,降低污闪事故率,在清洁复合绝缘子的电场转折点处加装超大伞裙,以提高绝缘子防污能力和增大绝缘子的爬电距离,从源头改善绝缘子的外绝缘性能. 以工频电磁场理论和气固两相流理论为基础,采用COMSOL Multiphysics电场、流场及粒子追踪场等建立多场单相耦合的绝缘子风洞积污有限元模型. 将碰撞系数和分布系数作为绝缘子积污量的表征参数,利用数值模拟分析布置方式和环境因素对积污特性的影响. 结果表明, 在平、斜安装下,碰撞系数随风速的增大而增大,随粒径的增大呈现先增大后减小的趋势;当风向为0°时,碰撞系数最小;当风速越大或粒径越大或风向为[0°, ±30°]时,布置方式对碰撞系数的影响越明显;当风速为30 m/s、粒径为15 μm时,伞裙表面的分布系数与风向的关系符合“γ”型分布. 通过加装超大伞裙,两超大伞裙间的碰撞系数及与超大伞裙相邻的单个伞裙表面的碰撞质量大大减小.     

复合绝缘子污闪动态发展过程与影响因素

针对电力系统中绝缘子污闪频繁发生的问题,分析了污闪形成的主要原因和整个污闪的动态过程,并探讨了相关宏观因素对闪络过程中各阶段温度场的影响.基于FZSW-10/4复合支柱绝缘子进行人工污秽试验,记录了局部电弧形成、桥接、发展为沿面闪络的过程,分析了不同盐密条件下绝缘子的起晕电压与闪络电压的变化规律,并根据试验条件建立了复合绝缘子污闪研究的动态电弧模型.仿真结果表明:污秽电导率、干区个数对局部电弧发展阶段有显著影响;气压对污闪的影响体现在完整电弧形成后.     

直流线路绝缘子的电场计算和电介质形状的探讨

本文利用表面电荷法,对DC—Ⅳ型悬式直流绝缘子在三种不同污秽和电极腐蚀程度条件下的电场进行了分析;借助于可变容差法,对绝缘子的局部电介质形状作了优化设计;并根据污秽闪络理论,对修改前后的直流绝缘子的污秽耐受电压作了估算与比较。     

间插大伞片对绝缘子局部电场分布的影响

为了探求大伞片的插入对绝缘子覆冰闪络电压的影响,以110 k V复合绝缘子为计算模型,以实际运行时的绝缘子覆冰形态为研究对象,通过对二维电场Laplace方程进行求解,分析了在不同覆冰情况下,间插大伞片数量和结构对端部电场强度的影响,得到间插不同大伞片电场的最优解.计算结果表明:无覆冰条件下,大伞片的插入对绝缘子电位分布几乎没有影响;覆冰条件下,绝缘子中均匀插入三片或四片大伞片,可提高冰闪电压,提高绝缘子串的绝缘性能.     

基于EMTP仿真的330 kV绝缘子串电压分布

运用EMTP软件,通过电压分布法对劣化绝缘子、零值绝缘子和不同绝缘子片数的绝缘子串进行仿真,分别得出不同状态下绝缘子串的电压分布特征.结果表明,绝缘子串的前3片出现故障时,整个绝缘子串的电压分布的不均匀程度最大;绝缘子串的绝缘子片数越多,其电压分布越不均匀.     

冲击电压下特高压支柱绝缘子表面电场研究

特高压输变电工程对支柱绝缘子提出了更高的技术要求,运行中支柱绝缘子会因雷击发生污闪,而支柱绝缘子的电场、电位分布和闪络现象存在一定关系。为研究特高压支柱绝缘子表面电场分布特性,建立了1100kV支柱绝缘子的有限元计算模型。理论分析与仿真结果表明,雷电冲击电压作用下支柱绝缘子表面电场分布随时间变化的曲线在波形上与激励源雷电波的波形相似,第一对和最后一对大小伞的电场强度较大,中间大小伞的电场强度较小,最大场强点位于金属电极下端的绝缘护套表面。     

光传感器场强法检测线路悬式瓷绝缘子串劣化绝缘子

输电线路绝缘子串存在劣化绝缘子时,绝缘强度下降,容易发生闪络,对电网安全构成严重威胁.在试验大厅中利用光传感器对220kV悬垂瓷绝缘子串良好和不同位置存在零值绝缘子时的电场分布进行了检测.并按照试验布置情况建立了三维静电场有限元模型,仿真分析了绝缘子串电场分布.试验数据和仿真结果对比表明:伞裙使绝缘子的电场分布极不均匀,电场最小值出现在伞裙中;良好绝缘子串周围的合成场强呈近似U形分布.零值绝缘子对应位置处的电场分布在局部出现明显下降.不论零值绝缘子出现在高压端、低压端,还是中部,都能通过电场测量结果表现出来,可为电场法检测劣化绝缘子提供参考.     

瓷支柱绝缘子偏心程度对力学性能影响研究

瓷支柱绝缘子作为电力设备绝缘条件下的关键支撑结构,其力学性能决定了相关设备的承载能力,而瓷柱偏心程度影响绝缘子力学性能。针对不同偏心程度的瓷支柱绝缘子建立了有限元数值模型并进行了数值计算分析,结果表明瓷支柱绝缘子的偏心程度越高时其承载强度越低。计算结果验证了通过数值仿真手段研究绝缘子力学性能的可行性,可为瓷绝缘子的设计制造提供理论指导和技术支持。     

辐射计检测绝缘子污秽的天线温度模型

根据微波辐射特性,提出了基于污秽物在微波波段的辐射特性差异来检测绝缘子绝缘状况的方法,其原理是绝缘子上有污秽物时发射率会随污秽量和污秽性质变化导致辐射计天线温度的变化,并在三层媒质模型基础上建立了辐射计检测绝缘子污秽的天线模型,给出了天线温度与等值盐密和观察角之间的定量关系,并将数值计算结果与实际测量结果进行了比较,其结果基本一致。     

一种动态参数优化的绝缘子等值盐密预测模型

绝缘子污秽是电力输电线路污闪事故发生的主要原因,评估和预测污秽积累情况对指导清污工作和预防污闪事故具有重要的意义.针对绝缘子经典等值盐密预测模型参数固定和误差较大的问题,提出一种基于四阶Runge-Kutta和模拟退火算法的动态参数优化预测模型.首先,采用切线方程对经典预测模型进行参数动态化处理,得到以一阶欧拉方程表示的离散化的经典预测模型,然后,引入四阶Runge-Kutta算法对上述欧拉方程进行高阶求导迭代以抑制欧拉模型的离散误差,最后,借助模拟退火算法对模型参数进行最优估计,从而实现高精度的等值盐密预测模型.实验结果表明,改进模型的预测值与实测值的相关系数高于0.97,绝对误差在一般情况下较经典模型降低50%,预测值均方根误差较经典模型减小30%以上.这说明改进模型不仅很好地反映绝缘子等值盐密的动态变化规律,而且能够对等值盐密进行更精准、更稳定的预测.     

一种新的污秽绝缘子模型临界状态计算方法

临界条件是污秽绝缘子最重要的特征量之一.本文详细讨论了基于优化算法的污秽绝缘子模型临界条件的计算,包括建模、仿真和计算流程,并利用有限元分析软件对典型实验模型作了计算.由于该法可以动态的控制寻优范围和叠代步长,所以收敛迅速,结果准确.该法不仅可以计算简单模型,对于形状不规则或表面污染物分布不均匀的模型同样适用,和传统的模拟电荷法和电路分析法相比,更加适合于绝缘子闪络特性的仿真和计算.     

110 kV线路雷击闪络限制器安装方式对玻璃绝缘子电场分布的影响

110 kV线路雷击闪络限制器有2种典型安装方式:下放电电极位置低于均压环和高于均压环,根据雷击闪络限制器的2种安装方式,建立110 kV同塔双回输电线路有限元计算模型,研究雷击闪络限制器的2种安装方式对玻璃绝缘子串和均压环电场分布的影响。结果表明,下放电电极低于均压环的安装方式降低了沿玻璃绝缘子串的电压及电场强度分布的均匀性,而下放电电极高于均压环的安装方式提高了沿玻璃绝缘子串的电压及电场强度分布的均匀性;雷击闪络限制器的2种安装方式均使均压环表面的电场强度有所减小。建议在玻璃绝缘子安装雷击闪络限制器时,使雷击闪络限制器下放电电极的位置高于均压环。     

腐蚀对复合绝缘子芯棒力学性能的影响

为探究腐蚀条件下复合绝缘子芯棒的力学性能,以FXBW4-110/100型绝缘子为研究对象,在自制绝缘子扭振模拟试验机上,对不同腐蚀条件下的复合绝缘子进行了整体疲劳试验。应用三维形貌仪和扫描电镜对试样断口表面形貌进行宏观与微观分析,结合表面分析技术,研究不同腐蚀试验条件下绝缘子芯棒断裂与其摆动力、扭转力和拉伸力之间的关系。结果表明,当污染液体为中性和碱性腐蚀溶液时,对复合绝缘子芯棒力学性能影响不大,当污染液体为酸性溶液时,对复合绝缘子芯棒的腐蚀作用明显,芯棒内部树脂玻璃纤维受到强酸腐蚀时,试样呈平起光亮的结晶状,表层在位错断裂下形成扩展裂纹,绝缘子芯棒切片断面易发生疲劳断裂;绝缘子被酸性盐雾腐蚀不同时间后,酸液渗入芯棒表面与护套粘接处,对芯棒表面或内部的树脂玻璃纤维界面产生腐蚀,当疲劳断裂发生后,其断口表面由光亮平整向灰暗凹凸不平变化,裂纹由河流花样状向贝纹线状变化,形貌由台阶状向纤维散状变化,表面形貌分布的均方根高度和最大凹陷高度也随之减小;随着腐蚀试验时间的增加,芯棒的抗摆动力能力下降,进而降低了绝缘子整体机械力学性能,导致芯棒断裂时间变短,断口分形维数变大,断口表面形貌更为复杂。