基于支持向量机的避雷器均压环结构优化

为保证变电站避雷器工作的稳定性,应尽可能降低其内部电阻片最大电压承担率,而降低电压承担率可通过改变均压环结构来实现。鉴于电压承担率与均压环结构的关系异常复杂,难以建立准确的数学模型,提出了利用避雷器2维对称模型仿真结果来建立均压环结构对电压承担率影响关系的支持向量机模型;然后基于该支持向量机模型,以最大电压承担率最小化为目标,并对均压环表面场强加以约束,利用微分进化算法求解得到了均压环的最优结构。算例优化结果表明,避雷器2个均压环表面电场强度最大值分别下降了43.24%和32.21%,内部电阻片最大电压承担率下降为1.088,避雷器工作性能明显改善。最后通过对比验证了所提方法的有效性。     

500kV站用绝缘子串均压环优化设计

为改善500 kV港城变电站电晕放电现象,根据其绝缘子串布置情况,利用有限元计算方法,在ANSYS中建立悬垂串与双联串仿真模型,研究均压环不同结构参数对绝缘子串电压、电场分布的影响,得到最优均压环结构参数。仿真结果表明,500 kV悬垂串均压环最佳结构参数为:罩深230 mm、环径660 mm、管径70 mm,均压环表面最大场强峰值可降至14.5 kV/cm;双联串均压环最佳结构参数为:屏蔽绝缘子片数3、管径100 mm、与绝缘子距离90 mm,均压环表面最大场强峰值可降至14.7 kV/cm。计算结果证明,优化后的均压环明显改善绝缘子串电压分布,降低了单片绝缘子承担的最大电压,并使均压环表面最大场强峰值低于20 kV/cm。     

粒子群算法应用于避雷器均压环配置优化

合适的均压环配置即均压环数量和参数能使避雷器电阻片的电压承担率分布更加均匀,均压环数量、参数与电压承担率之间存在着复杂的多维非线性关系,均压环最优配置难于求解但易于评估。为了研究该问题,应用粒子群算法对均压环配置进行优化计算,以最大电压承担率为目标,建立不同个数均压环的优化模型,根据个体适应度值自适应调节惯性权重以提高种群的全局与局部寻优能力。算例结果表明:对500 kV避雷器配置3个均压环和配置2个均压环进行优化计算,优化后最大电压承担率分别为1.104和1.143,均小于1.15,满足相关要求。其中,前者优化后均压效果更为显著;后者优化后结构更为简单。     

粒子群算法应用于避雷器均压环配置优化

合适的均压环配置即均压环数量和参数能使避雷器电阻片的电压承担率分布更加均匀,均压环数量、参数与电压承担率之间存在着复杂的多维非线性关系,均压环最优配置难于求解但易于评估。为了研究该问题,应用粒子群算法对均压环配置进行优化计算,以最大电压承担率为目标,建立不同个数均压环的优化模型,根据个体适应度值自适应调节惯性权重以提高种群的全局与局部寻优能力。算例结果表明:对500 kV避雷器配置3个均压环和配置2个均压环进行优化计算,优化后最大电压承担率分别为1.104和1.143,均小于1.15,满足相关要求。其中,前者优化后均压效果更为显著;后者优化后结构更为简单。     

1000kV直流电阻标准分压器的电场仿真计算和分析

进行高电压等级的直流电阻标准分压器设计时,不仅要减小最大场强以保证绝缘,还要减小测量电阻层附近的场强,以减小电晕电流和泄漏电流对分压器准确度的影响。针对研制的1 000kV直流电阻标准分压器,建立了有限元模型,用有限元软件计算了分压器的电场分布以及沿测量电阻层外表面纵向方向上的电场分布。计算结果表明:均压环对高压电极附近的电场具有明显的改善作用,最大场强从7 775V/mm下降到了1 457V/mm,位置从电极上部转移到了辅均压环附近;增大辅均压环的小环半径,或使辅均压环和主均压环的包络线更加平滑,都能减小辅均压环附近的场强,通过优化设计,分压器的最大场强减小到了1 175V/mm;由于屏蔽电阻层的屏蔽作用,沿测量电阻层外表面纵向方向上的场强减小到了141V/mm,而且分布均匀。     

1000kV特高压交流复合绝缘子耐张串均压特性研究

交流电压作用下,由于复合绝缘子导线侧和杆塔侧的杂散电容不同,绝缘子的沿串电压分布不均匀。采用三维有限元方法分别计算了特高压交流1 000 kV单回和双回输电线路一字型4联550 kN复合绝缘子耐张串的沿面电位和电场分布,比较了大环屏蔽深度、管径、外径等均压环结构参数对电场分布的影响,给出了均压环的推荐配置方案。结果表明,当中相施加相电压峰值时,各关键部位场强值最大;单回和双回耐张串均压环表面最大场强分别为2.06 kV/mm和1.8 kV/mm,绝缘子伞裙护套表面最大场强分别为0.33 kV/mm和0.31 kV/mm,满足均压环表面场强在峰值下不超过2 kV/mm,复合绝缘子伞裙护套表面场强在有效值下不超过0.4 kV/mm的电场控制要求。     

电阻片电容量对500 kV罐式避雷器电位分布的影响

无间隙金属氧化物避雷器在通常工作情况下电压沿轴线分布不均匀。承担电压较大的电阻片同时承担较大的热应力,这样会加速电阻片的劣化。因此,改善避雷器电压沿轴线分布,使其分布更加均匀就显得十分必要。避雷器电阻片的电压分布主要取决于避雷器几何结构和采用的材料2个方面。通过建立3D有限元模型,对500kV GIS用一相一罐式金属氧化物避雷器内部电场强度分布进行了计算,从均压环和避雷器电阻片主电容2个方面进行讨论,并给出一套合理的均压措施。     

1100kV直流电阻标准分压器电场仿真分析和方案设计

目前,我国直流电压比例标准的最高电压等级为800 kV,若直接套用该标准进行1100 kV直流电压互感器现场校准实验,其周围电场的分布仍不均匀,将导致准确度降低,故文中针对这些问题研究设计了1100 kV直流电阻标准分压器。本文基于Ansys仿真软件搭建了1100 kV直流电阻标准分压器的有限元模型,计算并分析了分压器周围和沿测量电阻层方向上的电场分布,得出了均压环的尺寸和位置对分压器周围最大场强的影响特性,通过合理设置均压环的圆心到地面的距离、内环半径、圆心到对称轴的距离,可大幅改善分压器周围最大场强。本算例中,分压器周围最大场强的大小从6869.37 V/mm降低到1566 V/mm,提高了绝缘水平;施加屏蔽电阻层后,沿测量电阻层上的电场强度减小到142.17 V/mm,且分布均匀,提高了测量准确度。本设计对分压器设计、制造、运行等部门有较好的借鉴作用。     

500 kV瓷套式氧化锌避雷器电位分布的有限元分析与实验研究

荷电率是设计氧化锌避雷器的一项关键指标。针对一500 kV瓷外套式氧化锌避雷器,首先应用有限元方法,通过设置合理的计算边界来简化开域电场问题的求解,并采用耦合自由度的方法解决电位悬浮导体问题,计算了避雷器中的电位分布;接着在避雷器最大持续运行电压下,采用光纤-电流法,通过测量避雷器中电阻片的轴向电压分布,验证了计算方法的正确性和有效性;然后分析了计算边界大小、均压环参数、安装高度等对电位分布的影响。发现:增大安装高度,可使上节和下节MOA的电压分布系数趋于理想;下均压环对改善电位分布的作用最为显著。     

2400kV高海拔直流电压发生器电场校验及均压环结构优化

根据用于海拔2500 m地区的2400 kV直流电压发生器顶端均压罩和均压环的结构,有针对性地给出了电场强度控制值,使用有限元软件COMSOL对2400 kV直流电压发生器的电场进行仿真和校验,发现顶端均压罩的最大场强是8.12 kV/cm,均压环的最大表面场强是9.58 kV/cm.为提高2400 kV直流电压发生器的绝缘性能,有必要对均压环进行结构优化,在多次尝试后,增加了表面场强较大的几个均压环的曲率半径,并调整了均压环的位置.经过优化后,均压环的最大表面场强降低至8.12 kV/cm,降低约15.2％,提高了2400 kV直流电压发生器的绝缘性能.