CN103954891B - 复合支柱绝缘子耐受试验仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合支柱绝缘子耐受试验仿真方法，包括，构建750kV线路复合支柱绝缘子工频1min耐受试验有限元分析实体模型；基于构建的750kV线路复合绝缘子工频1min耐受试验有限元分析实体模型，建立分段计算模型，确定各段施加电压；确定分段系数；向各分段施加对应的分段耐受试验电压，记录不同分段情况下复合支柱绝缘子电位、电场分布曲线。采用有限元法，通过对复合支柱绝缘子计算模型的离散、组合、加上给定边界条件等，得到其电场分布和电位分布。从而对高压下复合支柱绝缘子耐受试验现场进行仿真建模，因使用建模进行仿真试验而不需要现场试验，从而避免了现场试验设备和试验条件限制，具备成本低、操作简单的优点。

Description

复合支柱绝缘子耐受试验仿真方法

技术领域

本发明涉及输配电领域，具体地，涉及一种复合支柱绝缘子耐受试验仿真方法。

背景技术

随着750kV电压等级电网成为我国西北地区电网主网架，运行现场对750kV复合绝缘子开展工频1min耐受电压试验提出了要求。但根据相关标准，750kV复合支柱绝缘子湿工频1min耐受电压为1085kV；海拔2000m以上时，相应的湿工频1min耐受电压值还要升高。要在现场开展这样高电压等级的工频1min耐压试验，对于试验设备和试验条件都有较高要求，很多单位都不具备现场开展这样试验的能力。或者个别单位有能力，但在现场开展时也面临各种困难，如设备运输、试验技术经济性等问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种复合支柱绝缘子耐受试验仿真方法，以实现通过建模仿真高压下复合支柱绝缘子耐受试验现场的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种复合支柱绝缘子耐受试验仿真方法，包括，

S101：构建750kV线路复合支柱绝缘子工频1min耐受试验有限元分析实体模型；

S102：基于上述构建的750kV线路复合绝缘子工频1min耐受试验有限元分析实体模型，建立分段计算模型，确定各段施加电压U_n；

S103：确定分段系数K_n；

S104：向各分段施加对应的分段耐受试验电压U_n，记录不同分段情况下复合支柱绝缘子电位、电场分布曲线；

其中，

式中U_n为工频1min分段耐受试验电压，U_t为工频1min耐受试验电压，n为分段试验段数，K_n为分段系数。

根据本发明的优选实施例，上述S103确定分段系数K_n具体为：对于750kV复合支柱绝缘子进行工频1min耐受试验时，以分段绝缘子护套表面加压段中间部分的最小平均电场强度和整段试验时护套表面最小平均电场强度相等为等效标准，选取75V/mm作为分段试验的最小平均电场，即750kV支柱绝缘子的分段系数为：

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，采用有限元法，通过对复合支柱绝缘子计算模型的离散、组合、加上给定边界条件等，即可得到其电场分布和电位分布。从而对高压下复合支柱绝缘子耐受试验现场进行仿真建模，因使用建模进行仿真试验而不需要现场试验，从而避免了现场试验设备和试验条件限制，具备成本低、操作简单的优点。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的复合支柱绝缘子耐受试验仿真方法示意图；

图2为本发明实施例所述的750kV复合支柱绝缘子结构示意图；

图3为图2所示的750kV复合支柱绝缘子的A处的放大图；

图4为本发明实施例所述的750kV复合支柱绝缘子分段计算模型图；

图5为本发明实施例所述的分段耐受仿真试验电位分布曲线图；

图6为本发明实施例所述的分段耐受仿真试验电场分布曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种复合支柱绝缘子耐受试验仿真方法，包括S101：构建750kV线路复合支柱绝缘子工频1min耐受试验有限元分析实体模型；

S102：基于上述构建的750kV线路复合绝缘子工频1min耐受试验有限元分析实体模型，建立分段计算模型，确定各段施加电压U_n；

S103：确定分段系数K_n；

S104：向各分段施加对应的分段耐受试验电压U_n，记录不同分段情况下复合支柱绝缘子电位、电场分布曲线。

其中，

式中U_n为工频1min分段耐受试验电压，U_t为工频1min耐受试验电压，n为分段试验段数，K_n为分段系数。

S103确定分段系数K_n具体为：对于750kV复合支柱绝缘子进行工频1min耐受试验时，以分段绝缘子护套表面加压段中间部分的最小平均电场强度和整段试验时护套表面最小平均电场强度相等为等效标准，选取75V/mm作为分段试验的最小平均电场，即750kV支柱绝缘子的分段系数为：

具体的构建750kV线路复合支柱绝缘子工频耐受试验有限元分析实体模型如图2所示，750kV复合支柱绝缘子结构高度为7200mm±6mm；采用大、小伞结构，大伞外径为470mm；小伞外径为436mm；大均压环中心距为1600mm，管径为160mm；小均压环中心距为1000mm，管径为80mm。模型相关参数选取如下：(1)空气介电常数取为1.0；(2)750kV复合支柱绝缘子护套介电常数取为4.2；(3)750kV复合支柱绝缘子环氧套筒介电常数取为5.0。仿真计算时，工频1min耐受试验电压取为1085kV。

而要在现场开展750kV复合支柱绝缘子工频1min耐压试验，对于试验设备和试验条件都有较高要求，为了便于开展750kV复合绝缘子现场工频1min耐受电压试验，通过750kV复合绝缘分段试验来等效整段工频耐压试验。

建立分段计算模型，确定各段施加电压，以750kV复合支柱绝缘子为研究对象，分别仿真计算其在2分段、4分段、6分段时的电位电场分布，仿真计算实体模型如图4所示,为了便于分析，对复合绝缘子分段子杆塔侧从上向下编号，分别记为1段，2段，…，n段。

对750kV复合支柱绝缘子工频1min分段耐受试验进行仿真分析时，每段施加的电压为

确定分段系数。

对于750kV复合支柱绝缘子进行工频1min耐受试验时，以分段绝缘子护套表面加压段中间部分的最小平均电场强度和整段试验时护套表面最小平均电场强度相等为等效标准。不同分段数中，分2段时绝缘子护套表面加压段中间部分的最小平均电场强度为75V/mm；分4段和6段护套表面加压段中间部分的最小平均电场强度接近或超过了100V/mm。所以在分段系数计算时，选取75V/mm作为分段试验的最小平均电场，即750kV支柱绝缘子的分段系数为：

向各分段施加对应的分段耐受试验电压U_n，记录不同分段情况下复合支柱绝缘子电位、电场分布曲线。

本发明技术方案的复合绝缘子耐压分析计算方法采用经过二次开发的有限元数值计算方法，并应用具有强大的实体造型、计算、数据分析和后处理及工作站，对处于整段工频耐压试验、分段工频耐压试验情况下的750kV复合支柱绝缘子，分别进行了电场数值分析。

为了更清楚的分析工频1min耐受试验中复合绝缘子的电位、电场分布规律，自复合绝缘子高压侧起沿绝缘子轴向，作出750kV复合绝缘子护套表面在工频1min整段耐受试验和分1-6段耐受试验中的电位、电场分布对比曲线，如图5和图6所示，750kV复合支柱绝缘子工频1min整段耐受试验中，绝缘子护套表面平均电场曲线的最大电场强度接近600V/mm，出现在支柱绝缘子最下端；支柱绝缘子上半节护套表面平均电场曲线最大值为350V/mm，出现在靠近大均压环部位；支柱绝缘子护套表面平均电场曲线最小值约为75V/mm，出现在支柱绝缘子下半节。在分段系数K_n＝1，进行2分段试验时，2段绝缘子加压段中部平均电场最小值为75V/mm，与整段试验时的平均电场最小值相等。分4段和6段护套表面加压段中间部分的最小平均电场强度接近或超过了100V/mm。在750kV复合支柱绝缘子工频1min分段耐受试验中，分段系数取为K_n＝1可以达到考核目的。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种复合支柱绝缘子耐受试验仿真方法，其特征在于，包括，

S101：构建750kV线路复合支柱绝缘子工频1min耐受试验有限元分析实体模型；

S102：基于上述构建的750kV线路复合绝缘子工频1min耐受试验有限元分析实体模型，建立分段计算模型，确定各段施加电压U_n；

S103：确定分段系数K_n；

S104：向各分段施加对应的分段耐受试验电压U_n，记录不同分段情况下复合支柱绝缘子电位、电场分布曲线；

其中，

$U_n=\frac{U_t}{n}{K}_n=\frac{1085kv}{n}{K}_n,n=2,4,6;$

式中U_n为工频1min分段耐受试验电压，U_t为工频1min耐受试验电压，n为分段试验段数，K_n为分段系数；

上述S103确定分段系数K_n具体为：对于750kV复合支柱绝缘子进行工频1min耐受试验时，以分段绝缘子护套表面加压段中间部分的最小平均电场强度和整段试验时护套表面最小平均电场强度相等为等效标准，选取75V/mm作为分段试验的最小平均电场，即750kV支柱绝缘子的分段系数为：

$K_n=\frac{75V/mm}{75V/mm}=1.$