串联玻璃绝缘子改善复合绝缘子电场分布研究

论文摘要

复合绝缘子的外形特点,金具结构和硅橡胶材料的介电特性导致其电位分布很不均匀,在两金具端附近电场集中。随着电压等级的提高和复合绝缘子结构高度的增大,这种现象愈加严重。强电场将导致外绝缘介质和金具表面发生电晕放电,进而对电磁环境、绝缘材料的运行特性等产生影响,对电力安全运行造成严重威胁。因此本论文研究改善复合绝缘子端部电场和调整绝缘子串电位分布的新方法具有重要的学术价值和科学意义。目前,复合绝缘子常用的均压措施是装设均压环,但是均压环对于改善复合绝缘子端部电场效果明显,而对调整整体电位分布效果有限,且装设的均压环会缩短复合绝缘子两极间的极间距离,降低输电线路的耐雷水平,同时国内外对于均压环的使用尚没有统一的标准。基于有限元法,本论文以复合绝缘子和玻璃绝缘子的串联组合使用为例,建立了输电线路复合绝缘子三维电场计算模型,提出了一种改善复合绝缘子电场分布的新方法。研究了在不同电压等级的复合绝缘子导线侧串联玻璃绝缘子后复合绝缘子轴向电位和电场分布的变化情况;计算结果表明:复合绝缘子导线侧串联玻璃绝缘子后,降低了复合绝缘子导线端承受的电压,消除了畸变电场,改善了复合绝缘子端部的电场分布,并推荐了不同电压等级的复合绝缘子导线侧应串联的玻璃绝缘子片数。本论文以110kV电压等级的复合绝缘子为例,开展了在复合绝缘子导线侧串联玻璃绝缘子的人工污秽试验,研究了绝缘子串闪络电压的提高比和闪络梯度的变化情况。结果表明:在同种污秽度下,随着复合绝缘子导线侧所串联的玻璃绝缘子片数增加,由于增加了爬电距离,故其闪络电压有所提高。同时在复合绝缘子导线侧串联1-2片玻璃绝缘子后,由于玻璃绝缘子的均压作用使得高压端电位分布均匀,对绝缘子的起弧以及发展有了一定的抑制作用,故闪络梯度的变化不大。220kV和500kV电压等级的复合绝缘子可以此作为参考。最后,本文以110kV复合绝缘子串联玻璃绝缘子为例,对爬电比距、风偏角以及耐雷水平等参数进行了校核,并研究了串联玻璃绝缘子对覆冰复合绝缘子的影响。研究成果为输电线路的绝缘子改造以及外绝缘设计提供参考。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 复合绝缘子电场特性研究现状
• 1.2.2 绝缘子电场计算方法
• 1.2.3 复合绝缘子电场改善措施研究
• 1.3 论文的主要研究内容
• 2 复合绝缘子串联玻璃绝缘子的有限元原理及模型
• 2.1 概述
• 2.2 电场数值分析的有限元法
• 2.2.1 有限元法的基本原理
• 2.2.2 有限元法求解三维静电场电场分布
• 2.3 复合绝缘子串联玻璃绝缘子电场分布机理分析
• 2.4 复合绝缘子串联玻璃绝缘子的电场仿真模型
• 2.4.1 模型的建立
• 2.4.2 悬浮导体的处理
• 2.5 小结
• 3 串联玻璃绝缘子对复合绝缘子电场和电位分布的影响
• 3.1 概述
• 3.2 标准复合绝缘子串联玻璃绝缘子的电场分布
• 3.3 等结构高度复合绝缘子串联玻璃绝缘子的电场分布
• 3.4 复合绝缘子、均压环、玻璃绝缘子组合方式的应用研究
• 3.5 小结
• 4 复合绝缘子串联玻璃绝缘子的污秽闪络特性试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 试验装置、试品与试验方法
• 4.2.1 人工气候室
• 4.2.2 试验电源
• 4.2.3 试验原理及测试系统
• 4.2.4 试品
• 4.2.5 试验方法
• 4.3 试验结果及分析
• 4.3.1 闪络电压与闪络次数的关系
• 4.3.2 闪络电压与盐密和灰密的关系
• 4.4 小结
• 5 串联玻璃绝缘子对复合绝缘子外绝缘水平影响研究
• 5.1 概述
• 5.2 爬电比距的校核
• 5.3 绝缘子串风偏角的校核
• 5.4 串联玻璃绝缘子对覆冰复合绝缘子的影响
• 5.4.1 模型的建立
• 5.4.2 串联玻璃绝缘子对覆冰复合绝缘子电场分布的影响
• 5.5 输电线路耐雷性能的研究
• 5.5.1 输电线路反击耐雷性能研究
• 5.5.2 输电线路绕击耐雷性能研究
• 5.6 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B.作者在攻读学位期间参与的科研工作