CN112289524B - 改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，其高压端和低压端分别安装有第一均压环和第二均压环，以此优化复合绝缘子的电场分布，并提升复合绝缘子的电气性能；另外，串联的玻璃绝缘子或瓷绝缘子一方面起到分压作用，使得串接玻璃绝缘子或瓷绝缘子后的复合绝缘子处于一种降压运行状态，另一方面端部的高场强由玻璃绝缘子或瓷绝缘子承担，使得复合绝缘子远离端部高电场环境，有效减少了复合绝缘子的损伤，进一步提升复合绝缘子的电气性能。

Description

改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子
技术领域
本发明涉及直流输电线路复合绝缘子技术领域，尤其涉及一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子及应用。
背景技术
随着我国经济的快速发展，一次能源与电力负荷需求负向分布的特点日益突出，跨区域联网、远程输电等逐渐成为电网发展的主流。其中，直流输电线路因其能量损耗低、单位传输容量大以及造价低等优势在近几年得到大力发展，但与此同时，运行经验表明直流线路故障时短路电流更高，造成的后果相对交流线路更严重，因此，对其绝缘可靠性要求更为严格。
绝缘子作为直流输电线路的重要组成部分，使得杆塔与线路在机械上连接而在电气上相互绝缘。在各种类型的绝缘子当中，复合绝缘子相对于玻璃、瓷绝缘子而言，因其重量较轻且具有更好的机械强度和耐污性而广泛应用。但复合绝缘子自身电容较小，且受金具、杆塔等杂散电容影响较大，导致其电容轴向分布极不均匀，易发生局部放电现象，严重时甚至导致芯棒断裂等故障。
发明内容
本发明的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中复合绝缘子自身电容较小，且受金具、杆塔等杂散电容影响较大，导致其电容轴向分布极不均匀，易发生局部放电现象，严重时甚至导致芯棒断裂等故障的技术缺陷。
本发明提供了一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，包括：复合绝缘子、第一均压环、第二均压环、玻璃绝缘子或瓷绝缘子；
所述第一均压环安装于所述复合绝缘子的高压端，且位于所述复合绝缘子的上金具上方；
所述第二均压环和所述玻璃绝缘子或所述瓷绝缘子均安装于所述复合绝缘子的低压端，且所述第二均压通过所述玻璃绝缘子或所述瓷绝缘子连接于所述复合绝缘子的下金具下方。
可选地，所述复合绝缘子的串长为8000mm。
可选地，所述复合绝缘子包括玻璃纤维环氧树脂引拔棒、硅橡胶伞裙和金具。
可选地，所述第一均压环的环径为800mm，管径为80mm，高距为250mm。
可选地，所述玻璃绝缘子至少为2片。
可选地，所述玻璃绝缘子的帽窝与所述复合绝缘子的下金具端部的锁紧销连接。
可选地，所述第二均压环安装于所述玻璃绝缘子的下方，并与所述玻璃绝缘子的钢脚连接。
可选地，所述第二均压环的环径为600mm，管径为60mm，高距为50mm。
可选地，所述组合绝缘子的整串绝缘子场强小于4.5kV/m，满足正常运行的要求。
本发明还提供了一种根据上述实施例中任一项所述的改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子在直流输电线路上的应用。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供的一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，其高压端和低压端分别安装有第一均压环和第二均压环，以此优化复合绝缘子的电场分布，并提升复合绝缘子的电气性能；另外，串联的玻璃绝缘子或瓷绝缘子一方面起到分压作用，使得串接玻璃绝缘子或瓷绝缘子后的复合绝缘子处于一种降压运行状态，另一方面端部的高场强由玻璃绝缘子或瓷绝缘子承担，使得复合绝缘子远离端部高电场环境，有效减少了复合绝缘子的损伤，进一步提升复合绝缘子的电气性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子的整体模型图；
图2为本发明实施例提供的优化后的绝缘子沿面电场分布图；
图3为本发明实施例提供的改善直流线路复合绝缘子电场分布的适用原理图；
图4为本发明实施例提供的复合绝缘子高压端的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的复合绝缘子低压端的结构示意图。
附图中：1、复合绝缘子；2、第一均压环；3、第二均压环；4、玻璃绝缘子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像本申请实施例中一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
研究表明，直流输电线路复合绝缘子串其自身电容越小，受金具等杂散电容的影响越大，其电压分布越不均匀，大体可呈现为“V”字型分布，也即复合绝缘子两端的电压高，中间部分的电压低。
为了解决直流输电线路复合绝缘子电场分布不均匀现象，本申请根据实际试验与仿真分析，给出了一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子；具体请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子的整体模型图，包括：复合绝缘子1、第一均压环2、第二均压环3、玻璃绝缘子4或瓷绝缘子。
所述第一均压环2安装于所述复合绝缘子1的高压端，且位于所述复合绝缘子1的上金具上方；所述第二均压环3和所述玻璃绝缘子4或所述瓷绝缘子均安装于所述复合绝缘子1的低压端，且所述第二均压环3通过所述玻璃绝缘子4或所述瓷绝缘子连接于所述复合绝缘子1的下金具下方。
本实施例中，复合绝缘子1应用于直流输电线路中，并且，其一端与塔杆横担连接，另一端与高压输电线连接，复合绝缘子1至少包括金具，且金具包括上金具和下金具，第一均压环2安装于复合绝缘子1的高压端，且位于复合绝缘子1的上金具上方，第二均压环3位于下金具的下方，两者共同作用，有利于优化复合绝缘子1的电场分布。
示意性地，参见图2，图2为本发明实施例提供的优化后的绝缘子沿面电场分布图；由图2可见，优化后的组合绝缘子，其沿面电场分布更为均匀，更有利于提升复合绝缘子1的电气性能。
另外，串联的玻璃绝缘子4一方面起到分压作用，使得串接玻璃绝缘子4后的复合绝缘子1处于一种降压运行状态，另一方面端部的高场强由玻璃绝缘子4承担，使得复合绝缘子1远离端部高电场环境，有效减少了复合绝缘子1的损伤，进一步提升复合绝缘子1的电气性能。
具体请参阅图3，图3为本发明实施例提供的改善直流线路复合绝缘子1电场分布的适用原理图；CI是复合绝缘子1的等效对地电容，CS是串联的玻璃绝缘子4等效对地电容，直流输电线路的运行电压为U，则不串接玻璃绝缘子4的复合绝缘子1上分压U1＝U，而串接玻璃绝缘子4的复合绝缘子1分压
Figure BDA0002737336400000051
显然，U1＞U2，即串接玻璃绝缘子4后的复合绝缘子1处于一种降压运行状态，并且端部的高场强由玻璃绝缘子4承担，有效减少了复合绝缘子1的损伤。
进一步地，本申请中的玻璃绝缘子4可以替换为瓷绝缘子，其使用效果与玻璃绝缘子4类似，均能承担复合绝缘子1端部的高场强，达到有效减少复合绝缘子1损伤的目的。
在一个实施例中，应用于800kV直流输电线路中的组合绝缘子的串长为8000mm。
在一个实施例中，所述复合绝缘子1包括玻璃纤维环氧树脂引拔棒、硅橡胶伞裙和金具，能够保证复合绝缘子1运行时的安全可靠。
在一个实施例中，基于800kV直流输电线路中的第一均压环2的环径为800mm，管径为80mm，高距为250mm。
具体请参见图4，图4为本发明实施例提供的复合绝缘子1高压端的结构示意图；图4中，在复合绝缘子1高压端安装有第一均压环2，该第一均压环2位于上金具的端部上方，第一均压环2的环径为800mm，管径为80mm，高距为250mm，有利于优化复合绝缘子1的电场分布，并且，优化后的上金具的电场分布图可通过仿真试验得到。
在一个实施例中，所述玻璃绝缘子4至少为2片，2片玻璃绝缘子4安装于复合绝缘子1的低压端，能够有效优化复合绝缘子1低压端的电场分布。
在一个实施例中，所述玻璃绝缘子4的帽窝与所述复合绝缘子1的下金具端部的锁紧销连接。
本实施例中，如图5所示，图5为本发明实施例提供的复合绝缘子1低压端的结构示意图；图5中，复合绝缘子1的下金具端部通过锁紧销与玻璃绝缘子4的帽窝连接，串联的玻璃绝缘子4一方面起到分压作用，使得串接玻璃绝缘子4后的复合绝缘子1处于一种降压运行状态，另一方面端部的高场强由玻璃绝缘子4承担，使得复合绝缘子1远离端部高电场环境，有效减少了复合绝缘子1的损伤，进一步提升复合绝缘子1的电气性能。
在一个实施例中，所述第二均压环3安装于所述玻璃绝缘子4的下方，并与所述玻璃绝缘子4的钢脚连接。
本实施例中，如图5所示，第二均压环3安装在玻璃绝缘子4的下方，与玻璃绝缘子4的钢脚连接，并且，优化后的下金具的电场分布图可通过仿真试验得到。
在一个实施例中，如图5所示，所述第二均压环3的环径为600mm，管径为60mm，高距为50mm，有利于优化复合绝缘子1的电场分布。
在一个实施例中，所述组合绝缘子的整串绝缘子场强小于4.5kV/m，满足正常运行的要求。
本实施例中，串联绝缘子后其高压端的电场分布得到了有效的改善，以800kV直流输电线路为例，使用本申请的组合绝缘子进行仿真试验，其高压端的电场峰值最高为4.7kV/m，相对于不串接玻璃绝缘子4情况下的7kV/m有较大的减弱，整个电场强度分布也更加均匀；低压端场强由10.9kV/m降至1.8kV/m，整串绝缘子场强＜4.5kV/m，从而满足正常运行的要求。
在一个实施例中，本发明提供了一种根据上述实施例中任一项所述的改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子在直流输电线路上的应用。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，其特征在于，包括：复合绝缘子、第一均压环、第二均压环、玻璃绝缘子或瓷绝缘子；
所述第一均压环安装于所述复合绝缘子的高压端，且位于所述复合绝缘子的上金具上方；
所述第二均压环和所述玻璃绝缘子或所述瓷绝缘子均安装于所述复合绝缘子的低压端，且所述第二均压环通过所述玻璃绝缘子或所述瓷绝缘子连接于所述复合绝缘子的下金具下方；
所述玻璃绝缘子的帽窝与所述复合绝缘子的下金具端部的锁紧销连接，所述第二均压环安装于所述玻璃绝缘子的下方，并与所述玻璃绝缘子的钢脚连接。
2.根据权利要求1所述的一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，其特征在于，所述组合绝缘子的串长为8000mm。
3.根据权利要求1所述的一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，其特征在于，所述复合绝缘子包括玻璃纤维环氧树脂引拔棒、硅橡胶伞裙和金具。
4.根据权利要求1所述的一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，其特征在于，所述第一均压环的环径为800mm，管径为80mm，高距为250mm。
5.根据权利要求1所述的一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，其特征在于，所述玻璃绝缘子至少为2片。
6.根据权利要求1所述的一种改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，其特征在于，所述第二均压环的环径为600mm，管径为60mm，高距为50mm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子，其特征在于，所述组合绝缘子的整串绝缘子场强小于4.5kV/m，满足正常运行的要求。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的改善直流输电线路复合绝缘子电场分布的组合绝缘子在直流输电线路上的应用。
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