悬式覆冰绝缘子串绝缘性能分析
- 格式:doc
- 大小:95.50 KB
- 文档页数:8
电压对不同类型绝缘子覆冰影响的研究 一、绝缘子和覆冰,谁都不想遇到 大家都知道,冬天一场大雪,刮起一阵大风,电力线路就可能面临“覆冰”这种头疼的事儿。话说,电力系统里的绝缘子是用来防止电流跑偏的“坚强后盾”,而覆冰,就是把它们压得喘不过气来的麻烦家伙。你可以想象一下,原本清脆的电力系统,一下子被厚重的冰层包裹,瞬间失去了原有的“身手”。这种情况,不仅影响电力的传输,还可能让电力线路发生短路,甚至是断电,家家户户的灯泡也跟着一起灭了。绝缘子在冰雪的压力下,变得更脆弱,这时候电压就像一把“双刃剑”,既能加剧覆冰的影响,也可能帮助减缓一些压力。那么问题来了,电压对不同类型的绝缘子覆冰到底有什么影响呢? 二、1.高电压,冰雪“亲吻”得更猛 我们先聊聊高电压下的绝缘子吧。高电压就像一个“霸道总裁”,一开口就压得绝缘子喘不过气来。电流一大,电场也就随之强大,周围的电场会带来一股“吸力”,把空气中的水蒸气“吸附”到绝缘子表面。就像你在北风中站久了,脸上冻得一层霜,绝缘子也在高电压的影响下,水汽开始慢慢变成冰,覆盖在绝缘子的表面。这时候,冰层不断增厚,压力越来越大,绝缘子的工作状况就像“坐牢”一样被困住了。尤其是在寒冷的天气里,高电压让冰层更容易积聚,可能会让绝缘子承受不了过重的“负担”,出现破裂或者损坏的情况。说白了,就是“高压”不一定是好事。 2.低电压,覆冰压力更小? 说到低电压,情况就略微好一点。低电压像个温文尔雅的绅士,虽然不具备高压那么强的电场吸引力,但它也不等于没影响。低电压下,绝缘子表面的冰层积聚速度会慢一些。它不像高电压那样一上来就“把冰雪聚集得密不透风”,反倒是缓慢积攒,时间一 长,也可能出现冰积得太多,导致线路的负荷增加,造成局部故障,严重的还会因为冰层太重把线路拉断。所以,低电压虽然让冰雪积聚的速度慢些,但积累的冰厚度仍然是个大问题。可以说,低电压下的覆冰,虽然“温和”一些,却并不意味着它能带来彻底的安全。 3.电压的“温差效应”,奇怪的事儿 说到电压和覆冰的关系,还有一个有趣的现象,就是电压的“温差效应”。大多数人不知道,其实电压的变化会影响到空气中的水蒸气分布。当电压较高时,空气中水分的蒸发速度较快,这就导致了空气中水蒸气更容易凝结成冰,而低电压下,水蒸气就不像高电压那样那么“热衷”凝结成冰,冰的积累速度相对较慢。就像一锅热汤,如果加热不够,汤面就不会冒泡,电压也是类似的。想象一下高压电就像“电热锅”,把空气的水分“煮沸”成蒸汽,到了绝缘子表面就凝结成厚厚的冰层,低电压就像一个温和的小火,不容易引发大规模的“结冰大战”。 三、1.不同类型绝缘子,各有各的“脾气” 绝缘子不是一个样的,每种类型的绝缘子对覆冰的耐受性也不一样。有些高温瓷绝缘子,就像“硬汉”,表面比较粗糙,容易积冰,但它们抗压能力强,能承受较重的负荷;而一些复合材料的绝缘子,就像“柔情蜜意”的小公主,表面光滑,不容易积冰,但对外力的抵抗力差,轻轻一碰就可能裂开。不同的绝缘子在面对冰雪压迫时,会展现出不同的特性。有的适应力强,有的则是“冰雪崩溃”的“倒霉蛋”。所以,在选择绝缘子时,不仅要看电压的大小,还得根据不同气候和环境条件来选合适的类型,做到因地制宜,才能确保系统的稳定运行。 2.绝缘子设计上的“防冰雪技巧” 设计师们也不会坐视不理。现代的绝缘子设计越来越聪明,他们用了一些“防冰雪”的小技巧,防止冰雪覆盖带来的麻烦。比如,现在的绝缘子会加上一层特殊的涂层,这层涂层不仅能防止水分渗透,还能减少冰的积累。而且在一些气候特别寒冷的地区,采用的绝缘子形状也有讲究,它们会设计成流线型,避免冰雪停留。通过这些技术手段,绝缘子在冰雪的压力下也能保持一定的稳定性,至少不会被轻易压垮。聪明的设计,就像是“冬季盾牌”,为电力系统提供了更强的保护。 3.未来的趋势,电力系统“抗冰能力”提升 随着科技不断发展,电力系统的抗冰能力也在逐步提升。高电压和低电压对绝缘子覆冰的影响虽然还无法完全消除,但通过优化材料、加强设计、控制气候变化等手段,我们对这些问题的应对能力已经越来越强。未来的电力系统,会在面对严寒和覆冰时,像是换上了“铠甲”,既能保持电力的稳定,又能减少因覆冰带来的损失。所以,在电力行业里,大家对覆冰的研究,正朝着更高效、更智能的方向不断进步。 四、总结 电压对绝缘子覆冰的影响,像是一场没有硝烟的战斗,虽然看不见,但却在悄悄影响着电力系统的稳定性。高电压会加速冰雪的堆积,低电压则让问题慢慢蔓延,而不同类型的绝缘子也有各自的“脾气”,在面对覆冰时展现出不同的表现。通过不断的技术创新,我们已经有了更好的应对策略,让电力系统在冰雪覆盖下依旧能保持稳定运行。冬天来了,我们的电力系统,也能像战士一样,迎接一切考验。
浅谈导线的覆冰舞动、超载、冰闪故障
在恶劣的严寒天气下,覆冰舞动、超载、冰闪易导致如下故障:
(1)输电线路在覆冰情况下发生导线舞动,导致线路设备受损;
(2)覆冰融化时,绝缘子串表面易形成冰凌桥接,如果此时绝缘子积污严重,易发生冰闪;
(3)导地线覆冰超载,将造成塔头受压屈服变形及倒塔断线等事故。
针对以上情况拟采取的主要措施有以下几方面。
(1)舞动防治。
在线路发生舞动的区段安装防舞器,提高发生舞动的门槛值,有效抑制导线舞动幅值与强度,同时对舞动段内的双串(瓷或玻璃)绝缘子每相安装一组绝缘子串间隔棒作支撑,防止双串绝缘子因舞动发生碰撞破损(特高压情况稍好)。
(2)冰闪防治。
一是采取插花串的方式,即在每一串绝缘子中间,每3片(或5片)插1片草帽型大盘径绝缘子,以此达到防止绝缘子串上的冰凌桥接,防止冰闪;二是绝缘子倒V 串改造,在保证导线与杆塔空气间隙不变的前提下,可以加长绝缘子串长,提高绝缘强度。
(3)针对因覆冰超载造成的地线支架屈服、地线串动、导地线断线等严重危及电网安全的事故情况,采取的主要措施:①增加导地线、金具等设备强度,防止导地线断线,地线滑移窜动、掉线;②对杆塔构件进行局部加强,如加固地线支架;③适当缩短导线耐张段长度,改善受力条件。
(4)重点区段安装在线监测装置,同时还应长期进行人工观测,积累数据,以指导以后的防冰灾工作。
我国输电线路覆冰情况分析及事故的阐述摘要:根据本人多年从事工作经验,浅论我国输电线路存在的覆冰情况分析及事故阐述。
发现覆冰多发生在华中和西南地区,主要集中在每年的一月份,海拔高度、微地形、微气象对覆冰的影响较大。
覆冰事故分布区域广、事故危害严重;输电线路覆冰事故大部分发生在雨淞气象条件下,且温度稍低于零度。
关键词:区域;严重;分布;气象1 覆冰的形成覆冰是一种受温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素影响的综合物理现象。
每年冬季,寒潮引导起源于北极地区而堆积在西伯利亚地区的寒冷空气南下,其前沿为寒潮冷锋。
冷锋过境时风速增大,气温骤降,当冷锋与南方暖湿气流在一些地区交汇,冷空气由于密度大而滑至较轻的暖空气下面,暖空气被迫抬升,这时靠近地面一层的空气温度较低,上空又有温度高于摄氏零度的暖气流北上,形成一个暖空气层或云层,再往上则是高空大气,温度低于摄氏零度。
大气垂直结构呈上下冷、中间暖的状态,自上而下分别为冰晶层、暖层和冷层。
从冰晶层掉下来的雪花通过暖层时融化成水滴,接着当它进入靠近地面的冷气层时,水滴便迅速冷却,成为过冷却水滴,当其接触到地面低于零度的物体(树枝、导线)时,冻结形成覆冰。
图1为在绝缘子上形成的覆冰。
根据大气条件和环境参数的不同,可以将绝缘子覆冰分为雨淞、雾淞两种类型,其中雾淞又可分为软雾淞和硬雾淞。
雨淞是一种非结晶状的透明或毛玻璃状的冰层。
当过冷却水滴与物体表面相碰尚未完全冻结时,大风使其又与水滴相碰,在这种情况下形成雨淞。
雨淞质地坚硬,附着力很强,在雨淞的形成过程中伴随着水滴的流失和冰棱的产生。
雾淞是一种白色、不透明、外形呈羽状的覆冰。
当直径很小的过冷水滴(雨滴、雾滴)与输电线路的导线、绝缘子或杆塔表面相碰时,由于这些物体表面温度低、水滴直径小、潜热释放快,在下一个水滴飞来前,上一个水滴已完全冻结。
雾淞的附着力不强。
根据观察和研究得出自然条件下不同类型覆冰形成的条件,如表1所示覆冰地区的分布华中的湖北、湖南、河南、江西等省及三峡地区,西南的云南、贵州、四川,华北的河北、山西、内蒙及京津唐地区,西北的青海,东北的辽宁等省(区)都发生过输电线路覆冰事故。
输电线路覆冰输电线路覆冰:问题与解决方案引言输电线路是现代电力传输的重要组成部分,其通常由高高架设的电杆和跨越数百公里的导线组成。
然而,在寒冷的冬季,输电线路可能会面临覆冰的问题。
这种现象会导致诸多电力供应方面的挑战,例如加重输电线的重量、增加输电线路的传输损耗和破坏导线与绝缘子的绝缘性能。
本文将探讨输电线路覆冰的现象、问题以及可能的解决方案。
一、输电线路覆冰的现象输电线路覆冰是指在严寒天气条件下,导线上结冰的现象。
在低温环境中,输电线路常常暴露在大气中,且电流正常工作温度较高,使得导线表面辐射热量不足以融化附着在导线上的冰。
结果,冰会积聚并逐渐增厚,形成厚厚的冰帽,导致输电线路的性能下降。
输电线路覆冰会导致以下问题:1. 重量增加:冰的附着会增加导线的重量,进而增加线路对电杆的负荷。
2. 传输损耗:冰的热阻特性会导致异常电导,降低导线的导电能力,造成电流损耗增加和电压下降。
3. 绝缘性能破坏:覆冰导线加重了电杆的负荷,可能会导致电杆的倾斜和断裂,进而损坏绝缘子。
二、输电线路覆冰的解决方案为了解决输电线路覆冰带来的问题,许多新技术和设备已被开发出来。
以下是一些可能的解决方案:1. 冰除器冰除器是一种用于去除覆冰的设备,通常采用机械或化学手段来清理导线表面的冰。
机械冰除器通过高速旋转或振动来震落冰块。
而化学冰除器则释放一种化学物质,使冰块迅速融化。
这些冰除器可以随时组装和拆卸,以适应不同的线路需求。
2. 阻冰涂层阻冰涂层是一种应用于导线表面的特殊涂层,可减轻覆冰的形成和积聚。
这种涂层通常具有良好的阻冰性能和较强的耐候性,能有效地减少冰的附着并帮助冰块快速融化。
3. 导线预热导线预热是一种预防覆冰的技术。
通过在导线表面加热导线,可以增加导线的表面温度,使其超过冰的融点,并防止冰的附着。
这可以通过电阻加热、感应加热或太阳能加热等多种方式实现。
4. 线路改进在设计和建设输电线路时,可以采用一些改进措施来减少覆冰的影响。
悬垂绝缘子串风偏角计算方法悬垂绝缘子串的风偏大小依其所产生的风偏角度大小来表示。
绝缘子串的风偏角可按照下式来计算:φ=tg-[(P1/2)+P L h]/[(G1/2)+W L v ]式中:φ-- 悬垂绝缘子串风偏角(°);P1-- 悬垂绝缘子串风压(N);P-- 相应气象条件(工频电压、操作过电压、雷电过电压及带电作业)导线风荷载(N/m):G1-- 悬垂绝缘子串重力(N);W-- 导线自重力(N/m);L h-- 悬垂绝缘子串风偏角计算用杆塔水平档距(m);L v-- 悬垂绝缘子串风偏角计算用杆塔垂直档距(m)。
悬垂绝缘子串风压可按照下式来计算:P1=μz·B·A1·V2/1.6式中:μz-- 导线风压高度变化系数,基准高度为10m的风压高度变化系数查 GB 50545-2010表10.1.22;B-- 覆冰时风荷载增大系数,5mm冰区取1.1,10mm冰区取1.2;A1-- 绝缘子串的受风面积(m2)。
单盘径为254mm2的绝缘子每片取0.02m2,大盘径及双盘径者取0.03m2。
金具零件受风面积,对单导线每串取0.03m2,对双分裂导线每串取0.04m2,对3~4分裂导线每串取0.05m2。
双联绝缘子串的受风面积取单联的1.5 ~ 2.0倍;V-- 基准高为10m的风速(m/s)。
导线风荷载可按照下式来计算:P= α·μz·μsc· ®c· (d+2b) ·B·V2/1.6式中:a-- 风压不均匀系数,应根据设计基本风速查GB50545-2010 表10.1.18-1或表10.1.18-2;μz--风压高度变化系数,基准高度为10m的风压高度变化系数查 GB 50545-2010表10.1.22;μsc--导线或地线的体型系数:线径小于17mm或覆冰时(不论线径大小)应取μsc=1.2;线径大于或等于17mm,μsc取1.1;®c--500kV和750kV线路导线及地线风荷载调整系数,仅用于计算作用于杆塔上的导线及地线风荷载(不含导线及地线张力弧垂计算和风偏角计算),®c应按查 GB50545-2010 表照表2-2;其它电压级的线路®c取1.0;b -- 覆冰厚度,m;d -- 导、地线的外径,m;V-- 基本风速,m/s;B-- 覆冰时风荷载增大系数,5mm冰区取1.1,10mm冰区取1.2。
输电线路导线覆冰分析发布时间:2023-02-02T01:24:59.554Z 来源:《中国电业与能源》2022年18期作者:鲁宗灵[导读] 随着人口数量的增多,气候变化无常,恶劣气候时常出现。
鲁宗灵中国能源建设集团广东火电工程有限公司510000 广东省广州市摘要:随着人口数量的增多,气候变化无常,恶劣气候时常出现。
在运行输电线路当中,导线经常出现覆冰现象。
输电线路出现覆冰,会对电力系统安全造成威胁,影响电力通信网络的正常运行,严重时,甚至会出现电路瘫痪。
基于此,本文先针对具体输电线路覆冰类型展开探究,随后论述输电线路覆冰的具体危害,最终针对实际发展情况,提出相应的防治措施,以望借鉴。
关键词:输电线路;导线覆冰;除冰技术引言:电力资源作为人们生活发展的基础动力,正在影响着人们的生活。
随着用电量逐渐增大,发电企业纷纷利用输电线路,扩大发电范围。
但在输电线路运输途中,常受多方面因素影响,其中受环境,温度等因素的影响最为严重。
如何保障输电线路的安全,成为了学术界重点关注的问题。
近几年,我国时常出现极端天气,其中,输电线路导线覆冰状况,成为输电线路安全的最大隐患,在此背景下,相关人员必须加强对相关内容的研究力度,积极探索防治措施,利用科学的除冰技术,保障输线电路顺利运行。
1.输电线路导线覆冰的具体类型1.1雨凇以及雾凇1.1.1雨凇雨凇的出现,是由于空气中水滴,迎冷风在导线处形成的覆冰,其黏附力极强,一旦形成之后,无论初期的形成厚度如何,在经历恶劣天气的情况后,相对的覆冰程度都会快速增加。
覆冰的增厚,导致线路导线的实际负重迅速增长,大程度影响整个导线电路的运行系统[1]。
1.1.2雾凇雾凇现象,是指水汽处于相对饱和状态,附在若干个导线上。
当空气温度有所下降时,附着在导线上相对饱和的水,就会结成冰,并逐渐形成结晶。
结晶的相对的密度,要比雨凇小很多,通常将其称之为雾凇。
雾凇形态导线覆冰,因自身内在吸附力较小,因此,雾凇对于线路的危害,要远小于雨凇。
绝缘子的绝缘电阻及耐压试验注:括号中数值适用于小接地短路电流系数。
(1)交流耐压试验的范围是对瓷、钢化玻璃、复合绝缘子。
测量的目的:使用电压分布测量法和绝缘电阻测量法判断绝缘有问题的绝缘子或绝缘子串,适用于单片瓷绝缘子施加一定时间的电压,可有效地发现被试品内部缺陷,耐压试验是检验绝缘子优劣最有效的测试方法。
(2)交流耐压试验设备推荐使用100kV级的高压试验设备。
(3)盘型悬式绝缘子流耐压试验电压标准。
机械荷载为60~300kN的盘型悬式绝缘子交流耐压试验电压取60kV。
1.交流耐压试验的判定标准(1)按试验标准耐压lmin,在升压和耐压过程中不发生闪络为合格。
(2)以3~5kV/s加压速度升到标准试验电压时,若出现异常放电声,被试绝缘子闪络,电压表指针摆动很大,应判定为不合格。
2.交流耐压试验注意事项(1)在加压过程或耐压过程中发现被试品过热、击穿、闪络、异常放电声、电压表指针大幅摆动,应立即断开电源。
(2)被试绝缘子分片放在地电位砂盘中,绝缘子钢脚端应连接在试验变压器高压接线柱上。
(3)对被试品应按绝缘子安装顺序进行编号,记录杆号、相别、单片编号、温度、湿度、气压和耐压试验结果。
三、运行中的钢化玻璃绝缘子自爆后的测试(1)钢化玻璃绝缘子自爆原因分析与判定:1)玻璃中含有杂质和结瘤,若分布在内张力层即可在较短时间30~60天内发生自爆,可判定为制造原因的自爆。
2)运行中的钢化玻璃绝缘子因含有杂质,分布在外张力层,即在冷热温差状态下,特别是突然冷却时,并在稳定机械荷载下,在1~2年内会发生自爆,可判定为运行状态下质量原因的自爆。
3)运行中钢化玻璃绝缘子因表面积污严重,受潮后引起局部放电或单片爬电导致发热,引起绝缘下降,而发生自爆可判定为零值自爆。
(2)自爆后钢化玻璃绝缘子残帽的测试的目的是查出同批钢化玻璃绝缘子自爆后的机荷载承受能力,分析自爆原因。
(3)残帽测试可选用卧式静拉力试验台进行拉力测试。
绝缘子型式选择1各类绝缘子特性国内架空送电线路通常采用下列三种形式的绝缘子,即瓷制盘型绝缘子、钢化玻璃盘型绝缘子、棒式复合绝缘子。
西方一些国家如德国、日本和美国等还采用不可击穿结构和深爬裙及中大爬距的棒式瓷绝缘子,国内目前也已开始生产,在我国部分500kV线路上已有使用。
另外国内又新研制开发出有机复合耐污盘形悬式绝缘子,已在500kV线路上挂网运行。
(1)盘形瓷绝缘子目前,瓷绝缘子仍是电力系统中使用最广泛的绝缘子。
超特高压绝缘子用高强瓷是由石英、长石、粘土和氧化铝焙烧而成。
瓷的内部是结晶相、少量气孔和不均匀玻璃相构成的复合体瓷的理化特性主要由构成其微观结构组织的结晶相及玻璃相的种类与数量来决定。
颗粒细腻,则相互间的结合力强,形成的瓷介质均匀,机械强度高,性能稳定。
但是,颗粒细腻意味着干燥、成形和烧结等制造技术的难度加大。
瓷是一种脆性材料,它的抗压强度比抗拉强度大得多。
为了使电瓷有较高的机械强度,设计时应尽可能使瓷承受压应力。
瓷件表面通常以瓷釉(glaze)覆盖,以提高其机械强度,防水浸润,增加表面光滑度。
为提高瓷绝缘子的耐污闪性能,还开发了一种覆盖半导体釉的绝缘子。
当绝缘子表面泄漏电流增大时,釉面发热使表面水分蒸发,从而阻止表面局部电弧的产生与发展,遏制污闪的发生。
盘形瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气候性、耐热性和组装灵活等特点,被广泛应用于各级电压线路上。
盘形瓷绝缘子属于可击穿型,随着运行时间的延长,其绝缘性能会逐渐降低,即通常所说的瓷绝缘子“老化”现象,尤其当瓷配方不完善、结构设计未尽可能优化和生产工艺控制不严时,该问题比较突出。
目前国产瓷绝缘子的平均年老化率低于0.005%。
瓷绝缘子的一大优点是当需要采用防污产品时,可设计成伞盘下表面光滑的双伞形或三伞型,这种形式由于其良好的空气动力学特性,十分有利于刮风条件下的自洁,积污率低,有效地提高了防污能力,特别适合于干旱、少雨和风沙多的污秽场合。
输电线路绝缘子覆冰预测及防护方法综述摘要:架空输电线路是电力输送的重要通道。
随着我国电网规模的不断扩大,架空输电线路的数量日益增长。
近年来,极端恶劣天气频繁,输电线路覆冰灾害事故频发,据统计,覆冰灾害引起的线路故障占比高达37%。
因此,对输电线路覆冰预测模型进行研究,利用覆冰预测模型对输电线路覆冰厚度进行准确预测,对于减少覆冰灾害损失和提高供电可靠性具有重要意义。
本文对输电线路绝缘子覆冰预测及防护方法进行分析,以供参考。
关键词:输电线路;覆冰监测;覆冰风险预测引言输电线路覆冰会引起闪络、舞动、断线、倒塔等事故,威胁电力系统的安全稳定运行,由于我国地形地貌多样,输电线路多数要通过严寒地区。
因此,开展输电线路覆冰厚度预测研究对于减少线路遭受覆冰灾害,提高电力系统稳定性具有重要意义。
国内外研究人员针对覆冰预测模型开展了深入研究。
覆冰模型主要分为基于覆冰机理的数学物理模型,如Makkonen模型雾凇覆冰模型等,此类方法在预测精度上较高,但某些参数在实际观测中不易测量。
另一类是基于实际历史数据的统计模型,如BP神经网络、支持向量机回归模型及其优化算法等,但人工神经网络对样本需求量大,易陷入局部最优解,支持向量机适用于小样本且泛化能力较强,得到许多学者的重视。
采用粒子群算法优化SVM参数,并预测覆冰厚度,但模型误差较高,预测精度不足。
上述模型虽然能较准确地预测线路的覆冰厚度,但都没有考虑各影响因素的权重,不能准确地预测覆冰现象。
1覆冰厚度预测模型1.1数据预处理(1)去除异常数据依据输电线路形成覆冰的条件去除实测数据中的异常数据。
(2)线性插值对于缺失数据,利用线性插值使数据具有更好的连续性与平滑性,保证预测结果的准确性。
(3)数据归一化由于影响输电线路覆冰厚度的因素众多,且各因素数据的单位量纲不同,为避免不同数据集的值相距较大。
1.2数据选取及灰色关联度分析线路覆冰现实情况比较复杂,如果根据实际情况选择输入变量,则预测模型影响因素较多,使模型效率下降,学习时间变长;若过于简化输入量的个数,则导致模型预测准确性降低等问题。
悬式钢化玻璃绝缘子产品介绍用来支持导线并使其绝缘的器件称为绝缘子。
该绝缘子器件由玻璃制成,称为玻璃绝缘子;目前用在线路中最广泛的是钢化玻璃绝缘子玻璃绝缘子的几大优点钢化玻璃绝缘子是电力高压输配电系统的必备产品,一般的玻璃绝缘子全部采用国际最先进的圆柱头型结构,其特点是头部尺寸小。
重量轻,强度高和爬电距离大。
可节约金属材料和降低线路造价。
为满足带电作业的需要,在帽沿上采用国内传统的结构形状。
○1钢化玻璃绝缘子具有零值自破的特点。
只要在地面或在直升机上观测即可,无需登杆逐片检测,降低了工人的劳动强度。
引进生产线的产品,年运行自破率为0.02—0.04%,可以节约线路的维护费用。
耐电弧和耐振动性能好○2在运行中玻璃绝缘子遭受雷电烧伤的新表面仍是光滑的玻璃体并有钢化内应力保护层,因此,它仍保持了足够的绝缘件能和机械强度。
在500kv线路上多次发生导线履冰引起舞动的灾害,受导线舞动后的玻璃绝缘子经测试,机电性能没有衰减。
主容量大,成串电压分布均匀○3玻璃的介电常数7-8,使玻璃绝缘子具有较大的主电容和成串的电压分布均匀,有利于降低导线侧和接地侧附近绝缘子所承受的电压,从而达到减少无线电干扰、降低电晕损耗和延长玻璃绝缘子的寿命的目的,运行实践证明了这一点。
○4对典型地区线路上的玻璃绝缘子定期取样测定运行后的机电性能,从积累上千个数据表明运行35年后的玻璃绝缘子的机电性能与出厂时的基本一致,未出现老化现象。
选用钢化玻璃绝缘子的标准选用钢化玻璃绝缘子的五项标准:(1)要有良好的绝缘性能,使其在干燥和阴雨的情况下,都能承受标准规定的耐压;(2)绝缘子不但承受导线的垂直荷重和水平荷重,还要承受导线所受的风压和覆冰等外加荷载,因此要求绝缘子必须有足够的机械强度;(3)架空线路处于野外,受环境温度影响较大,要求绝缘子能耐受较大的温度变化而不破裂;(4)绝缘子长期承受高电压和机械力的作用,要求其绝缘性能的老化速度要比较慢,有较长的使用寿命;(5)空气中的腐蚀气体会使绝缘子绝缘性能下降,要求绝缘子应有足够的防污秽和抵御化学气体侵蚀的能力。
1 绝缘子选型绝缘子材质我国主要生产的绝缘子主要有盘形瓷绝缘子、盘形玻璃绝缘子及复合绝缘子各类绝缘子特性绝缘子的性能比较表1-1 不同类型线路绝缘子的性能比较3 污区划分沿线污秽调查走廊沿线污源分布情况本次对待建1000kV特高压中线工程线路走廊沿线进行了污染情况调查。
湖北省境内绝大部分地区为自然污秽,包括生活污染、公路扬尘、农村施用农药、化肥以及烧山积肥的灰尘;工业污秽主要集中在宜城市板桥镇,分布有石灰厂、水泥厂、采石场等重点污源。
河南省境内线路附近分布较多乡镇,主要的自然污秽来自居民区的生活污染和农田施用的化肥等,线路跨越铁路、高速公路、土路若干,加上风沙扬尘等也会对线路造成一定的污染;工业污源主要有采石场、石灰厂、水泥厂、铝铁厂、炼钢厂、火电厂等。
山西省境内沿线分布储煤厂、炼焦厂、炼铁厂、火电厂、砖厂等,小型煤矿区和炼铁高炉更是星罗棋布,大气污染十分严重。
另外1000kV特高压中线工程线路平行或跨越的500kV线路有:斗樊线、双玉Ⅰ、Ⅱ回、樊白Ⅰ、Ⅱ回、姚白线、白郑线、牡嵩线、沁获线、榆临线;跨越铁路七条、已建成高速公路六条、国道和省道若干。
(1) 化工污秽该线路走廊附近的化工污源主要集中在河南省和山西省,主要有沁阳市碳素有限公司(1500万kg/a)、孟县化肥厂(6000万kg/a)、偃师市山化县化工厂、南阳石蜡精细化工厂(12000万kg/a)、南阳市金马石化有限公司(600万kg/a)、长治化工有限公司、钟祥市华毅化工有限公司(18000万kg/a)等。
另外晋城市规划中的野川、马村化工园区,工厂十分集中,规模现在大约为30000万kg/a,随着发展,其规模将进一步扩大。
(2) 冶金污秽冶金污秽主要包括铝厂、炼铁厂、炼钢厂等。
根据调研情况,主要有巩义市回锅镇的铝加工基地、焦作市西向镇的沁阳铝试验厂(5000万kg/a)、西向镇宏达炼钢厂、晋城市泽州县弘鑫冶炼公司(3000万kg/a)以及晋城分布广泛的小型炼铁厂等。
绝缘子的检测与实验完整版The manuscript was revised on the evening of 2021电气与信息工程学院论文绝缘子的检测与实验摘要:经济、准确地检测绝缘子的方法对于保证输电线路的安全运行具有重要的意义。
介绍了目前检测绝缘子几种常用检测方法.综合评价了观察法、电场测量法、泄漏电流法、超声波检测法、红外测温法等优缺点随着对输电线路安全的日益重视,综合输电线路实时在线检测系统是绝缘子检测技术的主流发展趋势现有在线检测系统能否普遍应用的主要障碍是线路杆塔的数量巨大。
关键词:绝缘子;电量检测;电场法;泄漏电流法1、引言:输电线路的绝缘子是用来固定导体,使其保持电气性能的重要部件。
在电力系统运行中,其长期工作于强电场、机械应力、污秽及温湿度等共同构成的错综复杂的恶劣环境中,出现故障的几率很大.严重威胁电力系统的安全运行。
一般来说.绝缘子故障主要有以下几个方面:绝缘子内部出现裂缝、绝缘子表面破损、绝缘阻抗降低等。
近年来,国内外一直在努力探索绝缘子的在线检测方法并取得了一定的成就.探索出了观察法、泄漏电流法、电场测量法、红外测温法和紫外成像法等多种方法。
但不少方法仍存在测量工作量大、危险性高、设备造价高、测量不准确及抗干扰能力差等问题。
因此寻找一种经济、切实有效的绝缘子在线检测方法一直是国内外电力部门亟待解决的问题。
2、正文:1、绝缘子在线检测方法:绝缘子在线检测方法分为非电量检测法和电量检测法两类。
非电量检测法包括观察法、紫外成像法、超声波检测法、红外测温法、无线电波法和激光多普勒法等;电量检测法包括电场测量法、泄漏电流法和脉冲电流法等。
1.1 观察法、火花叉等传统检测方法观察法就是用高倍望远镜就近直接观察绝缘子.这是最原始的方法用这种方法可发现较明显的绝缘子表面缺陷.包括绝缘子伞裙受侵蚀变粗糙、外覆层侵蚀的沟槽和痕迹、绝缘伞裙闪络、伞裙或外覆层开裂、外覆层破碎、芯棒外露等。
本科生毕业设计(论文)开题报告 论文题目: 悬式覆冰绝缘子绝缘性能分析
学 院:电气工程学院 专业班级:电气工程及其自动化0905 班 学生姓名:艾蘅 学 号:090301160g 导师姓名:李静 开题时间:2013 年 3 月 12 日 - 1 -
1.课题背景及意义 1.1课题研究背景、目的及意义 覆冰和积雪对于电力系统来说,是一种严重的自然灾害,它常常引起输电线路倒杆、倒塔,导线舞动、断线(股),金具损伤及损坏,导线相间或对地放电,缘子串闪络跳闸等重大事故,给电力系统的安全稳定运行带来严重危害。我国是世界上输电线路及绝缘子串冰害最严重的国家之一,每年的冬季和初春季节,我国的北方地区都会出现大范围的雨雪天气,而在西南和华南地区出现程度不同的寒潮阴雨天气,造成了这个季节很多地区经常出现大面积的输电线路覆冰事故[1,2,3]。
我国领土辽阔,地形地貌复杂,位于亚欧大陆东南,濒临太平洋。地貌类型多样,山多而高,地势西高东低,以青藏高原为基点,呈阶梯状向东倾斜,形成西高东低的梯级大斜面:山地、丘陵、高原、盆地和平原等地貌类型齐全,其中海拔在 1000m 以上的山地和高原超过全国土地总面积的 2/3。独特的地理条件对我国的气候有强烈的影响,气候的特征是季风盛行、大陆性强、复杂多样[4]。地理因素决定我国的输电线路走廊必然要穿过高海拔、覆冰、污秽等恶劣而复杂的气候环境地区,我国是世界上输电线路冰害最严重的国家之一。输电线路覆冰是一种严重的自然灾害,可引发输电线路过荷载、导线舞动、绝缘子串闪络等事故,严重危害电力系统的安全运行。最早有记录的输电线路覆冰事故出现在 1932 年[5,6],在此之后,国内外均有大量关于覆冰积雪造成输电线路事故的报道。 我国是世界上输电线路及绝缘子串冰害最严重的国家之一,每年的冬季和初春季节,我国的北方地区都会出现大范围的雨雪天气,而在西南和华南地区出现程度不同的寒潮阴雨天气,造成了这个季节很多地区经常出现大面积的输电线路覆冰事故[7,8,9]:1974-1976 年在全国范围内电力系统发生了大面积冰灾事故;1984 年贵州电力系统发生了大范围的架空线路覆冰事故,全省有 27.37%的线路跳闸;2005 年春节期间,在湖南、湖北以及重庆地区,由于连续大范围雨雪天气,出现了冰灾,影响生产和生活长达一个多月;2008 年,一场百年罕见的大面积雨雪影响了我国南方大部分地区的十几个省,由于持续的雨雪冰冻天气,导致输电线路大面积覆冰,输电铁塔不堪重负倒塌断线,电力设施遭到前所未有的破坏,供电线路大范围中断,给人民的生产生活造成了巨大的损失。 因此,深入系统的研究覆冰绝缘子串,为覆冰地区的输电线路外绝缘设计提供必要的理论和试验依据,已成为当前迫切需要解决的难题,本课题的研究大大 - 2 -
有助于本学科领域理论研究的进步。 1.2 课题国内外研究现状及趋势 人工气候室内进行人工覆冰的方法日前尚无标准,参照 IEEE Std4 和许多研究经验,建议[10.11.12.13.14]:人工覆冰过程中,人工气候室内的温度、风速和喷雾量应可控且能维持稳定;风速:(3~10)m/s;喷水量:(60 士 20)mm/h;过冷却水滴颗粒中值直径:(30~100)µm;碰撞到覆冰表面时过冷却水滴的温度小于等于 0℃;来风方向与绝缘子串轴向夹角宜取约 450。 试验绝缘子串覆冰的量度[15,16,17]:加拿大等国家在研究中采用监测转动圆柱导体的覆冰量及厚度作为试验绝缘子串的特征量;有的研究者和运行部门,采用覆冰或融冰水的电导率(0℃)、含盐量或等值附盐密度、泄漏电流、每片绝缘子串的平均覆冰量及平均覆冰厚度、片间冰柱桥接根数或最小片间空气间隙大小等作为特征量;日前,大多数研究者认为,采用每片平均覆冰量、覆冰或融冰水电导率(0℃)、等值附盐密度等静态参数和泄漏电流等动态参数作为特征量能较为客观的反映真实情况。 重庆大学蒋兴良博士研究发现[18]:带电与不带电时绝缘子串覆冰的状态有明显差异,带电时绝缘子串覆冰更为松散,且多呈松针状;带电时绝缘子串覆冰的密度比不带电时低,且其密度与电场强度、绝缘子串的形状、结构和覆冰国内外对绝缘子串的覆冰问题始于上个世纪的 50 年代。自从上个世纪 60~70 年代以来覆冰对电力系统的危害就引起了我国广大电力工作者的关注。按照覆冰的方法可以划分为:自然覆冰和人工覆冰。自然覆冰是在严寒覆冰线段建立试验站,或利用覆冰地区的实验运行线路做绝缘子串覆冰试验;人工覆冰是在人工气候室模拟自然条件进行的覆冰试验,是研究覆冰绝缘子串电气特性的主要手段。自然覆冰与人工覆冰的差别主要有:自然覆冰符合实际情况,试验时间长且难以控制,人工覆冰易于控制,重复性好;自然覆冰受地域和季节影响而人工覆冰不受地域与季节的限制;自然覆冰试验结果分散性很大而人工覆冰重复性好,可多次重复相同试验。因此,自然覆冰多被用来观测其覆冰特性及规律,而人工覆冰试验则多被用于闪络特性研究。水电导率等有明显关系;带电时绝缘子串覆冰过程较为复杂,涉及电磁学、热力学、流体力学等多方面过程。泄漏电流的影响:泄漏电流被用来作为研究覆冰绝缘子闪络特性的一个重要参数。1965 年,Khalifa[19]对覆冰绝缘子串的闪络特性进行研究发现,覆冰绝缘子的临界泄漏电流小于污秽绝缘子的临界泄漏电流。Hara 做了泄漏电流对覆冰绝缘子闪络特性影响的试验[20],白弧的临界电流大约为 18mA,覆冰期和冻冰期的临界电流值保持稳定,对
于棒型绝缘子这个值大于 120mA,而瓷绝缘子为 180mA。复合绝缘子串及 PRTV 涂料对覆冰过程的影响[21.22.23.24.25]:在覆冰初始阶段,由于憎水性的作用,过冷却 - 3 -
水滴不易附着在复合绝缘子串或有 PRTV 的绝缘子串上,覆冰速度较普通绝缘子串或未涂 PRTV 的慢,在复合绝缘子串或涂料表面形成颗粒状的不连续冰层,复合绝缘子串或 PRTV 涂料表面粘结的也不如玻璃表面紧密,存在极微小的气隙,并且过冷却水滴易于流向伞裙边缘冻结成冰凌;由于复合绝缘子串或 PRTV 具有憎水性,覆冰一段时间以后,复合绝缘子串或 PRTV 绝缘子串表面被这种多气隙的颗粒状冰覆盖,增加了绝缘子串表面的粗糙度,从而更容易捕获水滴和阻滞水滴的流失,加速了覆冰的形成,而普通玻璃绝缘子串表面冰层却比较光滑,并且与玻璃表面粘结的紧密,即覆冰时间较长后,观察到两种绝缘子串的覆冰总量已无明显差异。交流电场对绝缘子串覆冰的影响[26,27,28]:交流电场对绝缘子串覆冰的影响主要体现在覆冰外观、覆冰重量、覆冰密度和覆冰速度。交流电场对覆冰形成的影响与空气中过冷却水滴的直径、覆冰温度和电场强度有关。电吸力的作用使得覆冰量与覆冰密度增加;极化作用、粗糙度、泄漏电流以及绝缘子串表面各类放电现象使得覆冰量与覆冰密度减小。电场强度较小时,电场的吸引作用为主,覆冰量与冰密度增加;电场强度较大时,极化作用为主,覆冰量与冰密度降低。对于干增长的雾凇覆冰,电场的影响主要表现为极化作用和电吸力增加了覆冰表面的粗糙度,总的作用是使得覆冰质量增加,密度增大。对于湿增长的雨凇覆冰,电场的主要影响表现为焦耳热效应和几种与电晕放电相关的影响机理,且电斥力的作用很明显,总的作用是使得覆冰分布不均、覆冰质量减少、覆冰密度降低。
2.毕业设计研究内容及任务 2.1 研究内容 本次毕业设计的主要内容有以下三点: ①通过查阅资料进行绝缘子串的设计,并利用ANSYS软件进行建模; ②研究绝缘子串覆冰后对其绝缘性能的影响; ③研究讨论冰层厚度,冰棱长度以及风速等其他宏观因素影响下的绝缘分析。 2.2 设计思想及设计方案 有限元法(FEA,Finite Element Analysis)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确 - 4 -
解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序,可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。所以说本次毕业设计会通过有限元来进行覆冰绝缘子串的绝缘分析。 为了研究悬式覆冰绝缘子串的电场强度和分布特点,主要进行一下工作的研究。 a) 查阅国内外相关文献、资料,了解其现状和发展动态,撰写文献综述; b) 掌握ANSYS软件的电场有限元分析方法; c) 了解绝缘子串尺寸、材料等数据,利用ANSYS建模; d) 通过改变外界宏观条件数据来分析其对于覆冰绝缘子串的绝缘特性的影响; e) 撰写毕业论文。 2.3 毕业设计拟采用方法和手段 本文将通过阅读大量国内外文献,掌握绝缘子覆冰产生的机理和条件的同时,也对其背景、目的和研究意义有了深入了解,还掌握了对覆冰绝缘子电场分析许多其他方法和手段。 为了兼顾计算速度和精确度,本次毕业设计做了以下简化处理:由于主要研究覆冰对复合绝缘子沿面电位分布的影响,而杆塔以及导线距离复合绝缘子较远,对覆冰复合绝缘子电位分布的影响相对于覆冰来说,影响很小,因此在计算中可忽略杆塔和导线的影响。而两端的连接金具的实体与圆柱体相似,所以在二维平面中把金具简化为长方形。复合绝缘子的场域是无界电场问题,而有限元法无法直接解决无界场域的计算,通过建立一个人工边界,使边界到绝缘子间的距离远远大于绝缘子本身的长度并在边界上加载零电位。从工程近似的角度对模型进行了简化,将高压电极、地电极以及伞裙上的冰棱视为轴对称,建立复合绝缘子电位分布二维轴对称模型。如模型均压环抬高距取 0m,220kV 清洁复合绝缘子计算模型见图 1。 基于ANYSY软件的应用,通过熟悉其操作和对电场的分析方法,建立悬式绝缘子覆冰数学模型以及算法,在校内通过计算机彷真,使所得结论与参考文献进行对比,验证结论正确与否,并对电场进行分析,得出在实际应用中相应问题的解决方法和实际意义。