覆雪对110kV复合绝缘子电场分布规律的影响

自然降雪积覆在绝缘子表面对输电线路外绝缘构成了严重威胁。研究覆雪对输电线路绝缘子沿面电场分布的影响,对于揭示覆雪绝缘子电场分布规律及其影响因素、减轻覆雪对外绝缘的危害具有重要的工程价值。对复合绝缘子FXBW-110/70建立了覆雪绝缘子的二维非对称有限元模型,研究了覆雪厚度、雪层相对介电常数、空气间隙位置和长度对绝缘子沿面电场的影响规律。结果表明:相对于清洁绝缘子,覆雪严重畸变了绝缘子沿面电场分布,其中靠近电源侧和接地侧绝缘部分的电场畸变程度最严重;沿面电场畸变程度随着覆雪厚度和雪层相对介电常数的增大而增大;由于空气间隙承担了绝缘子大部分压降,其电场强度明显高于覆雪层的电场强度。     

高压输电线路陶瓷绝缘子场强与电位分析讨论

针对同玻璃绝缘子、复合绝缘子相比,瓷绝缘子仍然是电力系统中使用最广泛的绝缘子,但陶瓷绝缘子也有其自身的固有缺点,比如:它脆化性导致容易在外力作用下而发生破损,另外随着时间推移而发生缓慢老化,其绝缘性能会随着破损而降低,一但绝缘性能降低,其表面会在存在污秽条件下而发生沿面放电,本文通过进行ANSYS电动势、电场强度进行仿真计算,计算结果对污闪、不明闪络提供某一程度上的指导作用。     

复合绝缘子伞裙破损的电场分布仿真分析

输电线路复合绝缘子伞裙破损时,其表面、沿面和空间电场会发生相应变化,因此可以通过电场分布直观反映绝缘子的运行状态。以FXBW—110/120—2型复合绝缘子为研究对象,通过建立起伞裙完整状态、不同破损位置及程度状态时的有限元电场仿真模型,对比分析了前后状态的电场分布特征,可知:绝缘子串高压端的伞裙发生破损时,破损边缘的表面电场强度相比周围明显增大,沿面电场曲线在相应位置会下降,而空间轴向电场分布曲线没有明显影响;伞裙破损得越严重,对表面场强和沿面场强的影响越大。     

环保气体开关柜中复合绝缘结构绝缘特性研究

环保型气体绝缘开关柜若要保持尺寸小巧紧凑的特点,需要引入固体绝缘技术,研究气固复合绝技术并掌握其绝缘特性。基于电场仿真和试验对12-24kV环保开关柜中存在的几种典型复合绝缘结构进行了研究。通过理论计算及电场仿真得出：在相同绝缘结构下,高压带电体上添加固体绝缘材料后,气隙内最大电场强度可降低约20%,提升绝缘性能;通过试验得出在高低压电极之间合适位置添加绝缘板屏障,能提升绝缘性能2-3倍;通过合理设计固体绝缘件外形及添加屏蔽能大幅度减少固体绝缘件表面电场强度,降低沿面放电发生的几率。通过分析研究,得出了提高气体固体复合绝缘结构的耐压强度的优化方法,为尺寸紧凑且高绝缘性能的环保气体绝缘开关柜及其他应用复合绝缘结构的高压电器的研发提供设计参考。     

表面受潮对浇注干式变压器线圈表面电场的影响研究

通过对一台10kV环氧树脂浇注干式变压器的外绝缘表面的电场分析来探究其在受潮环境下的放电机理.首先建立了该变压器的二维电场分析的有限元模型,并对其外绝缘表面干燥、带有连续受潮层两种不同运行环境下的沿面电场进行了对比分析,结果表明,相比于表面干燥,当表面带有连续受潮层条件时,变压器外绝缘表面局部电场强度升高近10倍,可能会在外绝缘表面产生沿面放电现象,这对外绝缘造成了一定的威胁.本文采用一种特殊的工艺对该变压器的外绝缘进行表面处理,使得连续的受潮层离散为分离的水滴,并对此情况下的表面电场进行了分析计算,通过与上述带有连续受潮层的计算结果进行对比,局部外绝缘表面电场强度降低80%,有效地提高了环氧树脂浇注干式变压器的寿命.     

环保气体开关柜中复合绝缘结构绝缘特性

环保型气体绝缘开关柜若要保持尺寸小巧紧凑的特点,需要引入固体绝缘技术,研究气固复合绝技术并掌握其绝缘特性。基于电场仿真和试验对12~24 kV环保开关柜中存在的几种典型复合绝缘结构进行了研究。通过理论计算及电场仿真得出:在相同绝缘结构下,高压带电体上添加固体绝缘材料后,气隙内最大电场强度可降低约20%,提升绝缘性能;通过试验得出在高低压电极之间合适位置添加绝缘板屏障,能提升绝缘性能2~3倍;通过合理设计固体绝缘件外形及添加屏蔽能大幅度减少固体绝缘件表面电场强度,降低沿面放电发生的几率。通过分析研究,得出了提高气体固体复合绝缘结构的耐压强度的优化方法,为尺寸紧凑且高绝缘性能的环保气体绝缘开关柜及其他应用复合绝缘结构的高压电器的研发提供设计参考。     

叠层式介电功能梯度绝缘子的介电常数分布优化

针对目前缺少介电功能梯度材料(d-FGM)内部介电特性分布的优化方法这一问题,提出了一种适用于交变电压下的叠层式介电常数FGM(ε-FGM)绝缘子内部介电特性的优化算法。该算法以降低绝缘子沿面最大电场强度为目标,使用迭代方法,根据当前电场强度、目标电场强度及介电常数上下限等设计参数,自适应地调整每层材料的介电常数,获得优化的介电常数分布;通过改变迭代系数和缩减系数,控制算法收敛过程,降低计算时间和资源消耗。仿真结果表明:相对于匀质绝缘子,ε-FGM绝缘子内部及沿面附近电场的不均匀程度得到明显改善,沿面最大场强的降幅超过60%;绝缘子的单层厚度应当在工艺条件满足的基础上尽可能地减小;沿面最大场强会随着介电常数上限的增加而非线性降低,存在饱和现象,饱和阈值与优化前的沿面最大场强呈正相关。研究结果验证了该算法的有效性,且表明以ε-FGM为代表的d-FGM具有优异的电场分布优化效果,有望在各类高压设备的固体绝缘系统中获得广泛的应用。     

电场分布对射流等离子体生成特性的影响

为了研究电场分布对射流等离子体生成特性的影响,运用有限元分析软件AnsoftMaxwell,对柱-环、柱-三环、柱-螺旋管、柱-管4种不同射流等离子体电极结构下的电场强度及均匀度等参数进行了电场仿真计算,模拟起始放电前不同电极结构下的电场分布情况.分析电场强度及均匀度等参数对射流等离子体生成的影响,结合相应的实验进行验证.仿真和实验结果表明:4种电极结构的最大电场强度差别不大,起始放电电压大致相同;柱-环电极电场分布最不均匀,容易向弧光放电转化;柱-管电极电场分布最均匀,强电场区域大,易于生成大量稳定的辉光放电等离子体.因此,电场分布越均匀、强电场区域越大的电极结构有利于抑制辉光放电向弧光放电的转变,有利于射流辉光等离子体的生成.     

动车组车顶高压系统优化布置仿真分析

基于有限元法,针对现有车顶设备建立三维仿真模型,通过对电场和气流场的分析,提出两种车顶设备布置优化方案.与原有方案进行对比表明:将高压隔离开关和电压互感器分别向受电弓底架中心线平移438mm和306mm时,受电弓1#位和3#位支柱绝缘子、高压隔离开关1#位绝缘子、高压隔离开关连接导杆及电压互感器连接导杆电场强度均有所下降,而高压隔离开关2#位绝缘子、受电弓2#位支柱绝缘子及电压互感器电场强度均略有增加,仅受电弓2#位支柱绝缘子和电压互感器风压下降;将高压隔离开关及电压互感器平移至受电弓底架中心线时,除高压隔离开关2#位支柱绝缘子表面最大场强略有升高外,其他部件表面最大场强均小于原有方案,且除受电弓2#位支柱绝缘子风压小幅度增加外,其余气压均下降.建议采用将高压隔离开关及电压互感器位置中心点与受电弓底架中心线重合的优化方式.     

污秽颗粒在绝缘表面吸附前的受力和运动分析

为深入研究电力外绝缘积污规律,分析了大气污秽颗粒在绝缘表面的沉降过程,建立了污秽颗粒、空气流场简化模型;使用流体力学分析方法,分析了污秽颗粒在空气中和边界层的受力和运动过程,建立了污秽颗粒在绝缘表面吸附前的运动分析模型,并对该模型的计算结果进行了探讨.研究表明:在大气污秽颗粒较大的地区,绝缘子上表面积污速率明显偏大;而在大气污秽颗粒较小的地区以及风力较大的地区,绝缘子下表面积污速率明显偏大;控制粒径在20μm以下的大气污染颗粒的浓度,可以有效降低绝缘子的表面污秽度.     

基于无人机巡检平台的劣化绝缘子带电检测技术

绝缘子是输电线路中起到机械支撑及电气连接的重要部件,一旦发生本体劣化,可能导致断串、绝缘失效等严重故障,对电网的稳定运行造成威胁。绝缘子串的空间电场曲线能够反映其绝缘性能,早期大多通过人工登塔操作检测仪器测量得到空间电场值,随着无人机技术的迅猛发展,搭载各类检测仪器的无人机在电力系统的应用越来越广泛。采用高集成度光学元件,设计完成小型化的空间电场传感器,分析了无人机介入对绝缘子原有空间电场的影响。搭建了包括机载端和地面端的无人机巡检平台,配套研制基于A/D转换模块和射频模块的电场信号无线传输装置,实现了无人机巡检平台电场测量信号在机载端与地面端的传输,并进行了复合绝缘子芯棒局部导通的带电检测试验。实验证明基于无人机巡检平台的电场测量系统能够检测出复合绝缘子芯棒导通缺陷。研究结果有利于推进无人机平台在绝缘子检测领域的应用。     

不同周围流速和电压下的绝缘子积污特性

为了研究绝缘子在不同电压下表现的积污特性，利用流体力学的相关知识和电场理论，建立了模拟风沙的多物理场仿真模型.研究结果表明，周围流动速度较小时，绝缘子两端的电压增大，积污质量发会有一定程度的增加，且积污与电场力的变化密切相关，结合静电场分析会更准确；周围流动速度较大时，即使电压增大，积污质量也不会发生太大的变化.     

不同周围流速和电压下的绝缘子积污特性

为了研究绝缘子在不同电压下表现的积污特性，利用流体力学的相关知识和电场理论，建立了模拟风沙的多物理场仿真模型.研究结果表明，周围流动速度较小时，绝缘子两端的电压增大，积污质量发会有一定程度的增加，且积污与电场力的变化密切相关，结合静电场分析会更准确；周围流动速度较大时，即使电压增大，积污质量也不会发生太大的变化.     

浅谈海域地区电气化铁道绝缘子污闪特征及防治措施

对海域地区电气化铁道绝缘子污闪的成因和特征进行了分析,提出了污闪防治措施,指出绝缘子清扫适合短效绝缘污闪的防治,只有结合现场绝缘子类别和积污情况采取针对性的措施,才能防治绝缘污闪问题。     

不同覆冰长度下110kV复合绝缘子的电位分布

覆冰在绝缘子中多有发生,研究不同覆冰长度对绝缘子电位的影响,对绝缘子除冰工作有一定指导意义。以110 kV复合绝缘子为例在ANSYS中建立其仿真模型,基于有限元静电场模型分析了不同的覆冰长度对绝缘子表面电位分布的影响。结果表明：洁净FXBW-110/100型复合绝缘子表面电位分布是极其不均匀的,覆冰长度小于60 cm时对绝缘子表面电位影响不大,覆冰长度达到70 cm时覆冰末端点位分布畸变严重,覆冰长度达到80 cm时表面电位分布的不均匀性得到明显改变,绝缘子表面整体电位发生严重畸,绝缘性能严重下降。     

双层动车组列车风特性研究

列车行驶过程中会诱导周围空气流动形成列车风，较大强度列车风会危及行人和轨道旁工作人员的安全，甚至会卷起附近的货物和杂物。本文通过数值模拟的方法研究不同行驶速度的五编组双层车厢动车组周围的流场结构和列车风。结果表明：列车风主要由尾流区域涡脱落诱导产生，头车流线型区域、转向架等附属结构和地面效应对诱导列车风也有重要作用。列车周围靠近地面的区域受到附属结构和地面效应直接影响，列车风强度大于远离地面的区域。依据TSI安全准则，行驶速度在200km/h及以下速度级的双层车厢动车组符合列车风风速的安全标准，行驶速度250km/h及以下速度级的双层车厢动车组符合车头压力脉冲要求。     

高压变频电源作用下的油纸绝缘局部放电特性

为研究直流输电电压下的油纸绝缘特性,设计并搭建了交流变频高压试验电源系统,并设计制作了典型的油纸绝缘局部放电试品模型,即纸板内部气隙放电、油中纸板沿面放电和油中金属尖端电晕放电模型,针对不同频率电压作用下的同一试品,进行局部放电测量,通过分析获得了局部放电随电压频率升高发生相位、幅值、等变化的放电规律.试验与分析结果表明,随外施电源频率增加及电压幅值升高,局部放电次数增高,能量有所增强,亦即随频率的增加油纸绝缘结构受到局部放电的威胁越严重.研究结果对直流输电系统中的换流变、平波电抗器等油纸绝缘在谐波电压作用下绝缘结构设计有指导意义.     

巷道风流中瓦斯逆流现象的数值模拟

根据计算流体动力学理论,研究巷道在不同风速、不同倾角下的瓦斯逆流现象;分析巷道风流中瓦斯逆流区的长度、浓度分布以及瓦斯层厚度的变化;得出倾斜巷道中瓦斯逆流的一般规律.结果表明:在下行通风风速较小的情况下,当瓦斯从顶板涌出时,巷道中将出现明显的瓦斯逆流现象;在发生瓦斯逆流时,风速越高,瓦斯逆流的区域越小,瓦斯层的厚度越薄、长度越短;下行通风有利于空气和瓦斯的混合,且倾角越大,瓦斯与空气混合的能力越强,顶板逆流瓦斯层的范围越小.     

环境因素对复合绝缘子积污特性的影响

复合绝缘子在电力系统中被广泛应用,研究复合绝缘子积污特性与影响因素对降低绝缘子污闪事故的发生有着重要意义。基于FXBW4-10/100型复合绝缘子,建立了欧拉双相流绝缘子积污模型,对不同风速、粒径、浓度下绝缘子的表面积污特性进行研究。结果表明：污秽颗粒主要集中在绝缘子的迎风侧以及背风侧,绝缘子侧风侧积污较少;下表面积污体积分数高于上表面;随着风速的增加,绝缘子迎风侧与背风侧积污体积分数逐渐增大,侧风侧的积污体积分数先增加后减小;绝缘子表面的污秽程度随颗粒浓度的增加近似呈线性增加,整体积污均呈伞形分布;背风侧的积污程度随着颗粒粒径的增加呈现先增大后减小的情况。