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隔雨伞对淋雨状态下复合支柱绝缘子电场的影响

2020-07-29 14:24 作者: 来源: 本站 浏览: 我要评论隔雨伞对淋雨状态下复合支柱绝缘子电场的影响已关闭评论 字号:

支柱绝缘子在实际运行的降雨天气下发生闪络是影响电网安全运行的重要因素。对在运行的绝缘子加装隔雨伞是最有效的提高抗雨闪能力的措施。为探究隔雨伞参数的选择方法,文中用有限元法对加装隔雨伞的一大一小伞型复合支柱绝缘子进行建模,研究隔雨伞数量和隔雨伞伸出对一大一小伞型复合支柱绝缘子电场分布的影响,提出沿面平均场强以及空气间隙场强作为2个隔雨伞参数的选择判据。结果表明:安装隔雨伞会使得隔雨伞周围大伞与小伞之间空气间隙场强变大,其自身场强相比没有加装隔雨伞时也会增大。将仿真结果进行对比后,根据场强大小关系推荐选用以空气间隙场强为判据进行参数选择,对隔雨伞的安装以及防雨闪措施有一定的指导意义。


复合支柱绝缘子在变电站、换流站中起着支撑电气设备与电气绝缘的作用,其外绝缘性能对电网的安全运行有很大影响。


2014年3月30日,穗东换流站极800 kV隔离开关支柱绝缘子在暴雨中闪络,导致极1单极闭锁。统计表明,在直流±500
kV换流站发生的外绝缘闪络事故中,由降雨引起的闪络约占总数的60%,如何采取相应措施来防止换流站中的支柱绝缘子发生污雨闪事故已成为运行人员的一大难题。


提高抗雨闪能力的措施有增加伞间距和加装隔雨伞等方法,对于在运行的设备,加装隔雨伞是最有效的措施。于昕哲、周军、横井清吾等对带有一次成型隔雨伞设计的瓷套管进行了淋雨试验,结果表明,加装4片隔雨伞和8片隔雨伞的套管淋雨最大耐受电压分别比无隔雨伞提高了72.7%和127.3%,效果明显。陈杰华、谢鹏、彭发东等对500
kV主变压器套管上加装防雨闪辅助伞裙,并进行了试验分析,发现套管在加装隔雨伞后能有效的隔断雨水及电弧,其淋雨条件下的耐受电压明显提高。FILHO
O O、CARDOSO J A、RAMALHOD M D等在5 mm/min的大雨条件下,对加装隔雨伞的800
kV锥形支柱绝缘子开展闪络试验,发现其闪络电压比加装隔雨伞前提高了18%~24%。


对绝缘子进行试验花费时间长,费用高。相比而言,利用软件进行电场仿真可以快速经济的得出规律,并对后续的试验及现场运行提供参考。徐志钮、律方成、李和明等以110
kV瓷支柱绝缘子在Ansys中建立了模型,认为高场强区隔雨伞片数越多、伞伸出越长对放电的产生和发展有更多的抑制作用。黄玲、文习山认为安装隔雨伞不会改变绝缘子电压分布特点,不影响干闪电压。还有的研究表明,安装隔雨伞会加重绝缘子表面电场的畸变,同时隔雨伞安装位置对支柱绝缘子伞裙表面的最大电场强度大小有明显影响。安装隔雨伞可以提高绝缘子的污闪电压,且安装在中下部时绝缘子的污闪电压提高较大。


综上所述,对在运行设备安装隔雨伞可以有效提高抗雨闪能力,但是目前利用电场仿真对隔雨伞安装数量以及伞伸出研究较少,尤其是淋雨状态下特高压直流大直径复合支柱绝缘子。文中基于有限元法,对一大一小伞裙结构的大直径复合支柱绝缘子进行建模仿真,分析隔雨伞安装数量以及伞伸出对绝缘子电场分布的影响。结果对隔雨伞的安装以及防雨闪措施有一定的指导意义。



1 隔雨伞与绝缘子仿真模型


1.1 基准参数选择


1.2 淋雨状态下等效模型


1.3 求解方法



2 隔雨伞安装方法及参数


2.1 隔雨伞安装方法


2.2 隔雨伞参数



3 仿真结果分析


3.1 沿面平均场强


3.2 空气间隙平均场强


建立了加装隔雨伞的一大一小伞型复合支柱绝缘子模型,在不考虑隔雨伞对水帘长度影响的情况下,研究了隔雨伞数量和隔雨伞伸出对一大一小伞型复合支柱绝缘子电场分布的影响,并提出了沿面平均场强以及空气间隙平均场强两个判据,得出主要结论如下:


1 隔雨伞数量越多,隔雨伞伸出越长,沿面平均场强越小,整体场强优化效果越明显。安装隔雨伞对未加装隔雨伞的伞裙单元电场影响不大,对安装隔雨伞的单元相当于增加了伞伸出,使得爬电距离变大,降低了绝缘子整体沿面平均场强。


隔雨伞伸出对空气间隙场强影响不大,隔雨伞数量影响较大,隔雨伞的存在有效的降低了大伞之间的空气间隙场强。由于空气间隙平均场强远大于沿面平均场强,推荐选用以空气间隙场强为判据的结果。


2 安装隔雨伞后,隔雨伞会使得周围大伞与小伞之间空气间隙场强变大,同时隔雨伞自身场强相比没有加装隔雨伞时也会增大。

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