高速列车车顶绝缘子均压环的优化设计

在大雾等潮湿环境中,空气中的水分子会附着在绝缘子表面并逐渐凝结成微小水珠,这些密集的小水珠会对绝缘子内部及周围电场产生畸变,在电场力等外力作用下这些大量的微小水珠渐渐形成的水带会进一步畸变电场,形成恶性循环。文中仿真结果表明,绝缘子表面出现分离水珠时,高压端金具与第一伞裙之间产生的电场强度足以引起表面水珠发生电晕放电,这会老化甚至灼蚀绝缘子表面材料,降低绝缘子安全运行的可靠性。针对这一情况,文中以CRH-380型电力动车组车顶受电弓支撑环氧树脂复合绝缘子为对象,运用有限元仿真软件,采取加装最优均压环的措施来改善绝缘子高压端的电场分布,当均压环R=125 mm、r=21 mm、H=44 mm时受电弓支撑绝缘子伞裙护套表面最大场强最小,为绝缘子均压环的最优配置。此时绝缘子伞裙护套表面最大场强为19.7 kV/cm,小于分离水珠电晕放电起始场强,达到预期目标。     

潮湿环境下车顶绝缘子电场分布研究及优化策略

潮湿天气环境中,凝集在车顶绝缘子表面的水珠会畸变电场,引发电晕放电,影响列车运行安全。文中针对车顶受电弓支撑绝缘子建立有限元仿真模型,分析了水滴位置、大小、数量等参数对绝缘子沿面电场的影响,并将常用于高电压等级输电线路中的均压环配置原理运用到电压等级较低的车顶绝缘子中,以抑制水珠诱发的电晕放电。结论表明:护套与伞裙连接处水珠对电场畸变最严重;伞裙上半径r=2 mm的水珠对电场畸变影响最严重;水珠间距越大,沿面平均场强越小。确定了均压环环径R=85 mm,管径d=24 mm,屏蔽深度H=50 mm的均压环最佳配置方案。     

动车组车顶隔离开关用支柱绝缘子污秽状态下的电场分布特性研究

摘 要：研究污秽状态下支柱绝缘子的电场分布特性对于动车组的安全稳定运行具有重要的意义。本文以FQJG2-30-16-400-M型车顶复合支柱绝缘子为研究对象,进行如下研究：对绝缘子表面进行淋雨试验,同时施加40kV工频电压,靠近金具部分的伞裙首先发生闪络,且出现了干燥带,伞裙边缘形成大粒径的水珠时,容易引发局部放电。利用comsol有限元分析软件在绝缘子靠近金具的伞裙表面设置干燥带和水珠,护套表面存在干燥带时,电场畸变明显,杆径处的干燥带场强最大,上表面干燥带场强大于下表面干燥带场强,干燥带场强最大值随着干燥带数量增加反而减小。绝缘子表面出现水珠时,水珠附近的场强明显增大,越靠近中轴线水珠表面电场强度越大。靠近高压端的水珠的最大电场强度受半径的影响较大,低压端则不明显。     

车顶绝缘子湿润条件下表面电场分布研究

针对冬季雨露、大雾天气下动车组车顶绝缘子闪络问题,利用电准静态场和有限元理论构建了动车组受电弓支撑绝缘子高压部件以及含水分车顶绝缘子的三维模型,研究了有分离水珠的绝缘子沿面电场分布特性,分析了洁净水膜及染污水膜对绝缘子沿面电场分布影响。研究结果表明:含水珠绝缘子对整体空间上的电场分布影响甚微,局部电场畸变强烈,最大场强达原场强6.31倍;绝缘子圆周方向上不对称,近支架端(0°)的最大电场最弱,远离支架端(180°)最大电场最强,最大场强随圆周角度增大而增大,且圆周上最大场强均超过空气电晕起始场强;憎水性丧失染污水膜出现后更易引起车顶绝缘子电晕放电,比洁净水膜的情况影响更剧烈。     

基于有限元的动车组高压隔离开关均压环优化设计

为控制动车组高压隔离开关用绝缘子及金具表面最大场强,运用有限元软件ANSYS分析了配置均压环前后动车组高压隔离开关电场分布情况。从控制场强最大值的角度给出了合理的均压环参数,并通过紫外成像仪观测高压隔离开关优化前后电晕放电的变化过程,得出以下结论:配置均压环后可有效改善绝缘子沿面电场分布,降低绝缘子及金具表面最大场强,有利于防止电晕放电,提高绝缘子运行的可靠性;改变均压环环径和安装高度可明显改善绝缘子及金具表面最大场强,管径主要影响均压环表面的最大场强;相同试验电压下,配置均压环后高压隔离开关电晕放电强度明显减弱。     

均压环安装错误对电场分布的影响

复合绝缘子的结构特点导致其电位分布不均匀,两端金具附近具有强电场区。某供电公司因为施工中的错误安装,导致110kV的复合绝缘子均压环安装在端部护套上,运行中发生绝缘子均压环对端部金具的放电。本文对这种错误安装均压环的110kV复合绝缘子电场进行了计算,结果表明采用错误的安装方式时,电场畸变较为严重,其最大电场远远超过了硅橡胶表面能承受的最大场强,导致出现放电烧蚀现象,强电场加速了复合绝缘子有机硅橡胶的老化。     

车顶绝缘子表面水珠及降落水滴电场分布及其对闪络特性的影响

绝缘子表面水珠、水膜及降落水滴引起的电场畸变会使电场强度过大从而会引发放电,破坏憎水性,同时对其闪络特性有一定的影响。为此,分析了水滴参数在不同电场旋转角的作用下对水珠表面电场的影响,探究了降落水滴对空间电场及闪络特性的影响。研究结果表明:水珠表面电场畸变特征与原始电场强度方向有关,为优化电场分布可以考虑改变绝缘子空间电场方向,使水珠处于电场旋转角θ较小的电场环境中;染污水滴滴落时空间电场强度增强,高电场强度区域增多,电弧沿着间隙和导电水流发展,可能导致引起高压端直接对车顶击穿;水滴周围电场强度最大值随气流速度的增大而增大,但水滴偏转角会影响闪络路径,因此只有适当的低速气流才会加大绝缘子闪络概率。     

动车组高压隔离开关用绝缘子电场分布特性及其影响因素仿真分析

车顶绝缘子是动车组的重要绝缘设备,其表面电位分布不均或场强过高可能会导致局部放电,因此有必要对其电场分布特性及其影响因素进行研究。笔者选择Ansys有限元分析软件,建立三维电场仿真模型,对动车组高压隔离开关绝缘子实际结构进行了计算分析。仿真结果表明:绝缘子高压端场强高,随着爬电距离的增大,其下降速度有减小趋势;绝缘子沿周向电位及电场分布存在差异性,随着爬电距离的增大,差异性逐渐减小;车顶导流罩对绝缘子沿面电位及电场分布影响甚微;高压隔离闸刀对绝缘子沿面电位及电场的影响主要体现在1号绝缘子0°方向,其次是2号绝缘子180°方向;高压隔离导杆对1号绝缘子沿面电位及电场分布影响较小,但对2号绝缘子影响较大。文中结果可为仿真模型简化及降低绝缘子端部场强提供依据。     

电力机车高压隔离开关及绝缘子的均压环设计

电力机车车顶高压隔离开关及其支撑绝缘子是重要的户外高压电器,分析并优化其电场分布,有利于提高电力机车的安全运行。将均压环运用到电力机车高压系统中,建立三维有限元模型,计算了配置均压环前后隔离开关及绝缘子表面的电位与电场分布,分析了均压环的安装高度、环径和管径对电场优化的影响,并给出了明确的建议设计参数,为均压环在电力机车高压系统中的应用提供参考。     

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。     

高压工频电场警示仪的研究

环评测试表明,在高压线路下和变电站内部分区域,电场强度超过国家标准5kV/m规定的最大值.为了便于电力工作人员及时准确的获得作业场所的电场信息,本文以C8051F020单片机为核心开发研制了高压工频电场警示装置.现场测试表明,该装置不仅可以对电场强度进行测量,当环境的电场强度超过规定值时,其声光报警系统可以自动告警,能满足电力系统对电场环境监测的需要.     

便携式工频电场测量装置的设计

为了了解设备表面和内部的工频电场,从而更好地研究设备运行的状态及优化改进设备,笔者介绍了一维球型电场传感器的测量原理,设计了一种基于C8051F410单片机的便携式工频电场测量装置,讨论了不同形状及规格电场探头对测量结果的影响并完成了电场探头的选型。在500 kV交流输电线下方和实验室简化同心圆球电极内使用该装置与国外标准仪器进行了对比测量,现场测试结果表明该装置测量数据与国外仪器相比具有较大的相关度,能准确地测量电力系统工频电场,具有很好的实用性。     

利用光电电场传感器测量合成绝缘子的沿面场强

利用光电电场传感器对复合绝缘子表面场强的分布进行了测量,采用平行金属板对研制的电场传感器进行了工频标定实验,并测量了绝缘子棒身表面附近的轴向电场和伞裙下方的径向电场分布。对绝缘子和连接金属导体进行了建模,并利用边界元法计算了绝缘子表面场强的分布,计算结果和测量值基本符合。     

基于Pockels效应的大气电场测量研究

为解决常用场磨式大气电场仪体积大、机械磨损严重、易受电磁干扰、测量带宽窄等问题,在研究分析Pockels效应原理的基础上,提出应用Pockels效应来测量大气电场的方法。对晶体、光源的选择及传感器设计中出现的问题进行了分析,设计了一种基于Pockels效应原理的脉冲电场传感器,该传感系统包括稳定高效的光源、Pockels晶体探头、数据采集及处理电路。通过模拟仿真,说明了这种测量方法是可行的,为进一步研制大气电场测量传感器,提高其性能提供了理论依据。     

瞬态电场测量系统的研制与试验

针对瞬态电场的测量,研制了一款以基于MSP430系列微处理器为核心,应用高速模数转化芯片与高速存储器的测量系统,所用球形探头具有体积小、功耗低、可编程和测量范围可调的特点。通过试验验证和改进,该测量系统能够满足电力系统中的电场测量要求。     

110kV合成绝缘子沿面电场分布的研究

在建立数学模型的基础上计算合成绝缘子沿面场强，利用二次插值有限元法计算ll0kV合成绝缘子电场分布和相同边界条件的空气间隙的电场分布情况；并将不同边界条件下的合成绝缘子的电场分布计算结果进行比较分析，结果表明在改善绝缘子电场分布的三种方法中以外加装均压环的效果最好。     

舰船轴频电场的负电势补偿抑制方法研究

为降低轴频电场对舰船隐蔽性影响,在分析舰船轴频电场产生机理的基础上,建立了与轴频电场相关的舰船电学等效模型并研究了其电学特性,提出基于补偿负电势的舰船轴频电场实时抑制技术,并设计了抑制舰船轴频电场闭环实时抑制系统。实验结果表明去除环境电场的影响,该系统对轴频电场的抑制能力超过75%,可大幅降低极低频电场强度并基本消除了轴频电场及其倍频电场,能够有效抑制舰船轴频电场强度,增强舰船的隐蔽性。     

110kV零值瓷绝缘子电场仿真分析研究

瓷绝缘子长期运行后其绝缘性能和机械性能下降,容易产生零值、低值绝缘子,严重时会导致输电线路外绝缘发生闪络,发生电网停电事故。利用相关仿真分析软件,对110 kV直线猫头塔绝缘子上的无零值绝缘子和不同部位劣化绝缘子进行钢脚和铁帽的电位自由度耦合,以模拟在实际情况下的零值绝缘子,通过在电位分布云图、等位线分布图、电场分布云图、电位分布和电场分布曲线等方面的对比分析,分析不同部位零值绝缘子对绝缘子串空间电场分布特性的影响,对绝缘子劣质绝缘子的检测提供一定的理论支撑。     

浅析高压开关设备中提高气体间隙击穿电压的措施

从理论上分析了高压开关设备中提高气体间隙击穿电压的几项措施。     

特高压直流线路的场分布影响因素分析

线路附近地面的场分布是输电线路电磁环境中的一个重要指标。首先验证了半经验公式法的有效性。然后使用该方法分析了极导线水平排列的±800 kV直流线路合成场强、标称场强和离子流密度的影响因素和变化规律。研究表明地面,标称电场强度受线路对地高度的影响很大,而合成电场强度和离子流密度除受导线对地高度的影响较大外,受导线直径和分裂数的影响也很大。