瓷绝缘子伞裙电位与电场分布仿真计算

瓷绝缘子伞裙电位与电场分布仿真计算

郑江彬

（湖北省电力公司检修分公司直流运检中心湖北宜昌443000）

【摘要】针对瓷绝缘子仍然是电力系统中使用最广泛的绝缘子，在绝缘子的伞裙处建立路径，采用ANSYS 电动势、电场强度仿真计算，求出伞裙处电动势、电场强度的分布。计算结果显示，金具、伞裙交界面下沿侧2cm 处与伞裙最边沿处，电动势分布值最高；金具、伞裙正交界处与伞裙、金具交界下沿侧10cm 左右，电动势分布值最低，对污闪、不明闪络、干闪、湿闪提供某一定程度上的指导作用

【关键词】ANSYS；电动势；电场

引言

瓷绝缘子是随着电力工业的兴起而首先发展起来的，距今已有100多年的历史。瓷作为一种传统的无机绝缘材料，具有良好的绝缘性能、耐酸碱性、耐候性和耐热性，抗老化性好，具有足够电气和机械强度。被广泛地应用于电力系统中，至今，同玻璃绝缘子、复合绝缘子相比，瓷绝缘子仍然是电力系统中使用最广泛的绝缘子。且有运行经验表明，某些类型的瓷绝缘子在交流或直流线路上的实际使用寿命都超过了30 年[1]。

有限单元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。它是20 世纪50 年代首先在连续体力学领域中应用的一种有效的数值分析方法, 随后很快广泛地应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。

1. 目前ANSYS 分析绝缘子简述

文献[2,3]对绝缘子的结构优化设计进行了初步的探讨,文献[4~8]通过不同方法对绝缘子、套管等高压元器件的电场、磁场分布进行各种数值计算，同时对不同方法的精度、优劣进行比较。而仿真[4]和文献[9]证明可适当简化绝缘子建模仿真而不影响计算的整体精度。文献[10~15]用ANSYS 分析了污秽对绝缘子的场强影响，或采用均压环改善绝缘子串上的电压均匀分布，并提出最优化均压环外径，高度等设计，或提出绝缘子头部形状及大小参数对绝缘子电场等电气性能的影响。对以上文献总结发现，进行单个绝缘子的电场、电动势分析，进而探讨绝缘子表面某点位置电场、电动势大小及分配关系的相关文献比较少，而发生污闪、或不明闪络的机率与伞裙电场电动势分布有直接的关系，本文基于XP- 210 陶瓷绝缘子进行ANSYS电场、电动势浅析。

为定性分析陶瓷绝缘子沿面电场和电位的分布，计算中做了如下简化:（1）假设绝缘子及金具表面是在清洁干燥的环境下;（2）整个绝缘子无破损，裂纹（3）由于仅考虑单个绝缘子的电位、场强分布影响问题，所以只对单个绝缘子二维建模，并考虑远场单元INFIN110。参考文献[16][17]整个模型可以简化为二维轴对称电场来进行分析，根据模型尺寸及对称性,建立1/2 场域的有限元计算模型。

2. 有限元控制方程及计算模型

2.1 控制方程

有限元法的基本步骤：采用变分原理或加权余量法对微分形式的控制方程进行离散处理，导出一个代数方程组，此代数方程组具有庞大稀疏对称的系数矩阵，经边界条件约束处理后成为正定矩阵，即可对其求近似解。静电场问题遵循下面的麦克斯韦方程：

▽×E=0 (1) ▽?D=ρ(2)

式中ρ 为自由电荷密度。再加上结构方程

D=Εe (3) 式中ε为介电常数。为便于求解，引入电位V ，其表达式为：

E ＝－▽V (4) 由式(2) ~(4)可得：

－ ▽·ε▽V ＝ρ (5) 采用加权余量法并运用相应的边界条件将微分方程(5)转变成积分方程，经单元离散后得到线性方程组

KV=Q (6) 式中矩阵K 为有限元离散后式(5) 中等式左项形成的系数矩阵，V 为有限元节点电位矢量，Q 为边界约束处理后形成的激励矢量。静电分析的解由节点电位组成，由此可计算出电场强度分布[18]

2.2 计算模型

本文采用XP- 210 陶瓷绝缘子进行计算，其参数为：公称直径280mm ，结构高度为170mm,公称爬电距离335mm,工频击穿电压大于120kV 。计算模型二维模型如图1，三维模型如图

2

图1 二维模型 图2 三维模型

2.3 赋予材料属性与网格划分

各材料属性如下表一： 表一各材料相对介对常数

其中有限元计算选用二维平面单元Plane121 高压端电位取电压100 kV ，同时在陶瓷、金具，特别是伞裙附近设立细剖分区域，以提高计算精度。为了便于后期查看伞裙边缘电压与电场的分布，特意建立均匀的路径结点，标号为2000－2009。如图3 所示

图3 网格划分与路径定义

3. 计算结果及分析

3.1 计算结果

通过加上激励后，进行求解，所得总体电压分布图见图4，伞裙电压分布见图5，

图4 电压总体分布图

图5 伞裙电压分布图

同时求出伞裙电场分布分别见图6。

相对介 质常数 空 气

水 泥 陶 瓷 金 具 Er

1.005 4

6

1.0E12

图6 伞裙电场分布图

3.2 结果分析

3.2.1 电动势最大值分布在节点2002（即金具、伞裙交界面下沿侧2cm处）与节点2009（即伞裙最边沿）处，数值可达3175V，最小值分布在节点2000（即金具、伞裙正交界）与节点2004（即伞裙、金具交界下沿侧10cm左右）。

3.2.2 电场强度最大值分布位置特点与上述电动势发布不难看出正是相反关系，这与公式E= U/d 是一致的。

结论:

通过对表面清洁，无破损，无裂纹的陶瓷绝缘子ANSYS 电场、

电动势防真计算，发现：

（1）金具、伞裙交界面下沿侧2cm处与伞裙最边沿处，电动势分布值最高。

（2）金具、伞裙正交界处与伞裙、金具交界下沿侧10cm左右，电动势分布值最低。

（3）电场强度在伞裙边缘分布与电压成相反关系。

（4）伞裙上，电动势分布较高的几何位置，当处于污秽状态时，绝缘子更容易发生闪络

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输电线路绝缘子选择及计算

1 绝缘子选型 1.1 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 1.2 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

3.1 沿线污秽调查 3.1.1 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

电场强度和电势

电场强度和电势 编稿：董炳伦审稿：李井军责编：郭金娟 目标认知 学习目标 1．理解静电场的存在，静电场的性质和研究静电场的方法。 2．理解场强的定义及它所描写的电场力的性质，并能结合电场线认识一些具体静电场的分布；能够熟练地运用电场强度计算电场力。 3．理解并能熟练地运用点电荷的场强和场强的叠加原理，弄清正、负两种电荷所产生电场的异同，以此为根据认识电荷系统激发的场。 4．类比重力场理解电场力的功、电势能的变化、电势能的确定方法、电势的定义以及电势差的意义；理解电势对静电场能的性质的描写和电势的叠加原理。 5．明确场强和电势的区别与联系以及对应的电场线和等势面之间的区别和联系。 学习重点 1．用场强和电势以及电场线和等势面描写认识静电场分布。 2．熟练地进行电场力、电场力功的计算。 3．学会认识静电场的描写静电场的方法、手段。 学习难点 1．电势这一概念建立过程的逻辑关系以及正、负两种电荷所导致的具体问题复杂性。 2．用场强和电势以及它们的叠加原理认识电荷系统的静电场等。 知识要点梳理 知识点一：电场强度和电场线 要点诠释： 1．静电场及其特点 （1）电荷间的相互作用力是靠周围的电场产生的。 （2）电场是一种特殊物质，并非分子、原子组成，但客观存在。 （3）电场的基本性质是：对放入其中的电荷（不管是静止的还是运动的）有力的作用，电场具有能量。 2．静电场的性质 （1）电场强度的物理意义是描述电场的力性质的物理量，数值上等于单位电荷量的电荷在电场中受到的电场力，单位是N / C。 （2）电场力的二个性质：

①矢量性：场强是矢量，其大小按定义式计算即可，其方向规定为正电荷在该点的受力方向。 ②唯一性：电场中某一点处的电场强度E的大小和方向是唯一的，其大小和方向取决于场源电荷及空间位置。 电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性（形成电场的电荷及空间位置） 决定的，虽然，但场强E绝不是试探电荷所受的电场力，也不是单位正试探电荷所受的电场力，因为电场强度不是电场力，电场中某点的电场强度，既与试探电荷的电荷量q 无关，也与试探电荷的有无无关。因为即使无试探电荷存在，该点的电场强度依然是原有的值。 3．总电荷的电场强度 大小：，Q为场源点电荷，r为考察点与场源电荷的距离。 方向：正点电荷的场中某点的场强方向是沿着场源电荷Q与该点连线背离场源电荷；负的场源电荷在某点产生的场强方向则是指向场源电荷。 4．场强叠加原理 若在某一空间中有多个电荷，则空间中某点的场强等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和。 说明： （1）点电荷的场强和场强的叠加原理是计算任何电荷系统产生场的理论基础，尽管对复杂的电荷系统计算是不易做到的。 （2）场强的叠加原理必须注意到它的矢量叠加的特点，必须用平行四边形法则计算。 5．关于电场线以及对它的理解 （1）电场线的意义及规定 电场线是形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的场强方向沿该点的切线方向，也就是正电荷在该点受电场力产生的加速度的方向（负电荷受力方向相反）。 （2）电场线的疏密和场强的关系的常见情况 按照电场线的画法的规定，场强大的地方电场线密，场强小的地方电场线疏。在图中，E A＞E B。 但若只给一条直电场线，如图所示，A、B两点的场强大小无法由疏密程度来确定，对

330kV及500kV交流架空送电线路绝缘子串分布电压

K48 备案号：7771—2000 中华人民共和国电力行业标准 DL/T 487—2000 330kV及500kV交流架空送电线路 绝缘子串的分布电压 The distribution voltage along insulator string on A.C. overhead transmission line with rated voltage of 330kV and 500kV 2000-11-03 发布 2001-01-01实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 前言 本标准是由原电力工业部综科教［1998］28号文下达的任务。本标准为原标准DL ／T 487—1992《330kV及500kV交流架空送电线路绝缘子串的分布电压》的修订版，修订目的主要是考虑到原标准自1992年颁布以来，时间已长，我国电力建设发展十分迅速，原标准已不适应新的国情。 本标准在原标准DL／T 487—1992的基础上增加了500kV交流架空送电线路绝缘子片数为25片、26片、29片、30片的分布电压典型数据和典型曲线。同时，根据GB／T1.1—1993《标准化工作导则第1单元：标准的起草与表述规则第1部分：标准编写的基本规定》对原标准中的文字结构作了规范化的修改。本标准代替原标准DL／T 487—1992的全部。 本标准由电力行业绝缘子标准化技术委员会提出修订。 本标准由电力行业绝缘子标准化技术委员会归口。 本标准由武汉高压研究所负责起草。 本标准主要起草人：丁一正、张俊兰、陈雄一、罗真海。 本标准由武汉高压研究所负责解释。 目次 前言 1 范围

2 定义 3 单位 4 测量仪器 5 测量条件 6 判据 7 绝缘子串分布电压实测值的数据处理 8 330kV及500kV交流架空送电线路绝缘子串的分布电压典型数据 中华人民共和国电力行业标准 330kV及500kV交流架空送电线路 绝缘子串的分布电压 DL/T 487—2000 代替DL/T 487-1992 The distribution voltage along insulator string on A.C. overhead transmission line with rated voltage of 330kV and 500kV 1 范围 本标准规定了330kV及500kV交流架空送电线路绝缘子串上各片绝缘子在正常运行电压下承受到的分布电压参考值(有效值，不同)。 本标准适用于各地区、各种环境温度和海拔高度、各种塔型、各种型号的瓷质或钢化玻璃悬垂绝缘子边相单串，其与导线的连接金具为下垂式。中相和耐张绝缘子单、双串可参照执行。但绝缘子串的元件需全部属于同一型号和同一材质的绝缘子，其表面应干燥且无严重污秽。 本标准不适用于发生电晕放电时的绝缘子串，也不适用于由不同型号绝缘子组成的混合型绝缘子串。 2 定义 本标准采用下列定义。 2.1 分布电压(u i)* distribution voltage 绝缘子串在系统运行电压下，每一片绝缘子所承受到的电压值。 2.2 电压换算系数(a) coefficient of transferred voltage 被测绝缘子串上实际承受到的系统运行电压值与测量值之比。 2.3 最大分布电压(u max) maximum distribution voltage 绝缘子串承受电压最高的一片绝缘子上所承受到的电压值。 2.4 相别系数(k p) coefficient of difference between phases 中相与边相绝缘子串靠导线侧第一片绝缘子上最大分布电压值之比。 3 单位

管道阴极保护的电位极性和自然电位

管道阴极保护的电位极性和自然电位 采用直流数字式电压表测量管地电位的时候，应该将电压表的负接线柱（COM）与硫酸铜电极连接，正接线柱（V）与管道连接。仪表指示的是管带相对于硫酸铜参比电极的电位值，正常情况下显示负值。 如果采用直流指针式电压表测量管地电位的时候，应该将电压表的负接线柱与管道连接在一起，正接线柱与硫酸铜电极连接，在指针没有发生反转的情况下，所记录的数据都应该加上负号。 自然电位：管道在施加阴极保护之前，测量的管道电位为腐蚀电位（自然电位）。测量被保护管道之前，应该首先确认管道是在没有施加任何阴极保护措施的状态中，如果要测量的管道已经实施过一定量的阴极保护措施的就应该选择在完全断电24小时以后的情况中进行。接下来应该根据阴极保护设计进行测量接线，将电压表接地极连接在参比电极上，将电压表的正极与被保护管道连接。数字电压表读数为负值。最后将电压表调制2V的量程上读取数据，做好管地电位值及极性记录，注明该电位值的名称、参比电极。 通电电位，这种方法比较适合在被保护管道正在施加阴极保护电流的时候，用于管道对其环境电解质如土壤等电位的测量。通过这种方法测量得到的电位数据包括管道极化电位数值和回路中其他所有电压降的和。 在测量通电电位之前，首先应该做的是确认整个阴极保护系统运行正常，管道已经充分极化。接下来开始正式的测量工作，将硫酸铜

电极放置在管道上方地表的潮湿土壤上，应该保证硫酸铜电极底部与土壤接触良好。 将电位表的测量线连接在被保护管道上和硫酸铜电极上。然后将电压表调至正确的量程上，普通情况下为2V档，读取上面测量出的数据，一定要注意做好管地电位数值和管道极性电位数据的记录，并注明该电位值的名称。

绝缘子带电检测方法

绝缘子在线检测方法及规定 摘　要:评述绝缘子在线检测的各种方法的测量原理、信号处理手段及判别方法的特点,并提出几种信号处理的方法及实际测量装置的设计构想。 1　引言 安装在输电线路上的绝缘子,在运行过程中因长期经受机电负荷、日晒雨淋、冷热变化等作用,可能出现绝缘电阻降低、开裂甚至击穿等故障,对供电可靠性带来潜在威胁,因此,绝缘子在线检测意义重大。 线路绝缘子的在线检测,因其安装位置的特殊性及分布区域的广泛性,向来是绝缘在线监测的一个难点。若干年来,国内外一直在寻找有效的解决办法［1］［2］,至今已有以超声波检测法、激光多普勒振动法及红外热象仪法为代表的非电量测量法和以电压分布检测法、绝缘电阻法及脉冲电流法为典型的电量测量法,被尝试用于解决绝缘子在线检测问题。 2　非电量测量法 激光多普勒振动法是利用已开裂的绝缘子的振动中心频率与正常时不同的特点,通过外力如敲击铁塔或将超声波发生器所产生的超声波用抛物型反射镜对准被测绝缘子,或用激光源对准被测绝缘子,以激起绝缘子的微小振动,然后将激光多普勒仪发出的激光对准被测绝缘子,根据对反射回来的信号的频谱的分析,从而获得该绝缘子的振动中心频率值,据此判定该绝缘子的好坏。 超声波检测法是基于当超声波从一种介质进入到另一种介质的

传播过程中,在两介质的交界面发生反射、折射和模式变换(纵、横波转换)的原理实现的。通过接收超声波发生器(称为换能器)发出的脉冲超声波在进入绝缘子介质和穿出绝缘子介质时的反射波来限定绝缘子的位置区间。当绝缘子出现“开裂”时,则在接收到的反射波的时间轴上将出现该缺陷的反射波,由时间轴上的该缺陷波的大小及位置,即可判断出缺陷在绝缘子中的具体情况。 超声波检测法和激光多普勒振动仪法可检定出开裂绝缘子,对于具有“零值自爆”特性的玻璃绝缘子的在线检测确有高效。日本在这一领域研究较多,也取得了一定的进展［3］-［6］;但超声波检测法存在的耦合和衰减及超声波换能器的性能问题在远距离遥测上目前未有大的突破,尚处于摸索阶段,该类设备目前主要用于企业生产的在线检测及实验室检定。激光多普勒振动仪体积庞大、笨重、使用及维修复杂、造价高等缺点及两种检测法对未开裂的劣值绝缘子检测无效的问题,限制了这两种检测法的适用范围。 利用绝缘子表面的热效应原理进行在线检测的红外热象仪法［7］,对于涂有半导体釉的耐污绝缘子的遥测相当有效。因为此类绝缘子在线带电运行时,正常绝缘子的表面电流较大、温升较高,而劣值绝缘子的表面温度比正常绝缘子低好几度,用红外热象仪易于识别;但对于玻璃绝缘子或普通釉的瓷绝缘子,其正常的表面温度比劣值的表面温度仅相差1℃左右, 在复杂的现场环境下,测量极其困难,而红外热象仪高昂的造价亦令众多用户对其性能价格比难以接受。基于此,下面我们将重点讨论电量法绝缘子在线检测技术。

阴极保护

第1章阴极保护研究现状 1.1 研究背景及意义 随着我国管道建设并行及交叉情况的不断增加，多路阴极保护系统间干扰问题不断的暴露出来，再考虑到这类干扰数量大、难发现、安全隐患大等特点，有必要开展并行及交叉管道阴极保护系统间干扰相关技术研究。在研究手段上，阴极保护数值模拟技术的发展为研究上述干扰问题提供了一个有效的技术手段，已经具备了定量研究防腐层性能、阴极保护电位、土壤电阻率、阳极地床间距、防腐层漏点分布等因素与干扰程度之间关系的能力，并在此基础上建立有关多路阴极保护系统干扰程度评断、检测方法、缓解措施的技术规范和标准，确保油气管道安全平稳高效运行。 多路阴极保护系统间干扰主要特点有：干扰点数量大、常规检测难发现和安全隐患大。干扰点数量大的原因源于干扰的形式多样性。首先，各管道独立的阴极保护系统将会大大增加管道线路上阳极地床的分布密度，受干扰的管道每经过一次地床附近将会在地床附近强电场作用下强制吸收电流，并在远离地床的交叉点或防腐层缺陷点释放所吸收的电流，产生腐蚀区或孔烛；其次，各条管道防腐层性能、阴极保护电位和土壤电阻率等方面的差异很可能会导致在管道交叉点附近一条管道从另外一条管道吸收电流，导致一条管道在一定区域内欠保护，另一条保护电位提高的情况；最后，地床埋设间距不合适将会导致地床之间的强干扰，导致恒电位输出不正常。 预测一条长输并行管道线路来自阴极保护系统间干扰的地方可能多达上百处，这些干扰点因各条管道防腐层性能、阴极保护电位、土壤电阻率、与阳极床间距等因素的不同干扰严重程度各异。 阴极保护常规电位通常是在阴极保护枯处进行测量，测试桩一般间距1公里左右，而阴极保护系统间干扰通常的作用范围在地床或管道交叉点附近百米量级，所以仅靠日常的阴极保护电位测量很难发现这种局部直流干扰。应该建立针对并行和交叉管道阴极保护系统间干扰评价、检测方法、缓解措施相关的技术规范和标准。从杂散电流角度讲，多路阴极保护系统之间的干扰属于稳态直流干扰范畴，如果长时间干扰程度严重会对被干扰的管道造成巨大安全隐患，特别是在交叉点附近出现防腐层漏点的情况下，局部腐她速度会剧烈增加。目前，国内外尚没有有关并行及交叉管道阴极保护系统间干扰的技术规范和标准，相关的研究也比较少。 1.2 国内外埋地管道阴极保护技术现状及发展趋势

阴极保护的基本知识

阴极保护的基本知识 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。 阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。美国腐蚀工程师协会（NACE）对阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁。阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。 保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止（或可忽略）时所需的电位。实践中，钢铁的保护电位常取-0.85V（CSE），也就是说，当金属处于比-0.85V（CSE）更负的电位时，该金属就受到了保护，腐蚀可以忽略。 阴极保护是一种控制钢质储罐和管道腐蚀的有效方法，它有效弥补了涂层缺陷而引起的腐蚀，能大大延长储罐和管道的使用寿命。根据美国一家阴极保护工程公司提供的资料，从经济上考虑，阴极保护是钢质储罐防腐蚀的最经济的手段之一。 网状阳极阴极保护方法 网状阳极阴极保护方法是目前国际上流行且成熟的针对新建储罐罐底外壁的一种有效的阴极保护新方法，在国际和国内都得到了广泛应用。网状阳极是混合金属氧化物带状阳极与钛金属连接片交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极。阳极网预铺设在储罐基础中，为储罐底板提供保护电流。 网状阳极保护系统较其它阴极保护方法具有如下优点： 1)电流分布均匀，输出可调，保证储罐充分保护。 2)基本不产生杂散电流，不会对其它结构造成腐蚀干扰。 3)不需回填料，安装简单，质量容易保证。 4)储罐与管道之间不需要绝缘，不需对电气以及防雷接地系统作任何改造。 5)不易受今后工程施工的损坏，使用寿命长。 6)埋设深度浅，尤其适宜回填层比较薄的建在岩石上的储罐。 7)性价比高，造价仅为目前镁带牺牲阳极的1倍；虽然长期由恒电位仪提供

发电厂升压站绝缘子串电压分布实测

发电厂升压站绝缘子串电压分布实测 【摘要】交流电压作用下，由于绝缘子对杆塔和导线有杂散电容，绝缘子串电位分布不均匀，一般情况下导线端承受较高电压。长期的高电压环境容易导致绝缘子污闪、起晕和劣化，对绝缘子的绝缘水平和电力系统的安全稳定可靠运行带来影响。本文通过实测不同电压等级绝缘子串的电压分布，得到绝缘子串的电压分布规律，同时提出了针对电压分布情况的改进措施。 【关键词】升压站；绝缘子串；杂散电容 引言 绝缘子的绝缘水平对电力系统的安全稳定运行有很大的影响，而绝缘子通常都通过组合成绝缘子串进而运用到系统实际中。近年来，由于绝缘子串的污闪造成的事故不容忽视，这往往是由于绝缘子串电压分布的不均匀导致。因此研究绝缘子串电压分布的规律和影响因素对于电力系统意义重大，目前的研究也主要通过数值计算和实测两种途径来进行，这两种方法各有优点，而实测方法由于跟实际较为接近而更加具有实际意义。 1发电厂升压站绝缘子串特点 1.1 绝缘子结构 目前发电厂使用的绝缘子大多为悬式绝缘子，悬式绝缘子的组成部分包括：钢帽，钢脚，绝缘介质和填充料。绝缘子的主体是介质，该介质在机械强度和电气强度方面必须满足线路或者升压站的要求，同时，绝缘介质必须在变化较为剧烈的大气条件下满足热机稳定性。电瓷和钢化由于具有较好的上述特性从而成为工业中应用较为广泛的材料。 瓷质绝缘子表面均匀光亮瓷釉是由塑性粘土、石英砂和微晶花岗岩混合而成的。瓷盘下表面有3～4个棱是为了增长闪络路径和泄露距离，为了在组成绝缘子串时悬式绝缘子的盘径最小且充分地利用空气放电距离，绝缘子的瓷盘直径和结构高度的比值一般分布在0.5～0.65范围之内。 悬式瓷绝缘子由高标号水泥作为其填充料，其膨胀系数需配合钢脚钢帽和绝缘元件。绝缘子的钢帽和钢脚所使用的材料为高硅可铸铁和结构钢，钢帽的破坏强度需在0.4～0.6MPa之间，而钢脚的破坏强度要更大。为了保证绝缘子的正常可靠安全运行，绝缘子需要有耐腐蚀性且钢脚承力面需带大弧度。 1.2 绝缘子串电压分布原理 绝缘子金属部分与接地铁塔以及绝缘子与带电导体见得的电容是导致沿绝缘子串电压分布不均匀的主要原因。而绝缘子对地电容和对高压导线的电容是同

几种典型电场线分布示意图及场强电势特点

匀强电场 等量异种点电荷的电场 等量同种点电荷的电场 － － － － 点电荷与带电平+ 孤立点电荷周围的电场 几种典型电场线分布示意图及场强电势特点表重点 一、场强分布图 二、列表比较 下面均以无穷远处为零电势点，场强为零。 孤立 的 正点 电荷 电场 线 直线，起于正电荷，终止于无穷远。 场强 离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等距的各点 组成的球面上场强大小相等，方向不同。 电势 离场源电荷越远，电势越低；与场源电荷等距的各点组成的球面是等势面，每点的电势为正。 等势面 以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越密。 孤立的 负点电荷 电场线 直线，起于无穷远，终止于负电荷。 场强 离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等距的各点 组成的球面上场强大小相等，方向不同。

电势 离场源电荷越远，电势越高；与场源电荷等距的各点 组成的球面是等势面，每点的电势为负。 等势面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越密。 等量同种负点电荷电场 线 大部分是曲线，起于无穷远，终止于负电荷；有两条 电场线是直线。 电势每点电势为负值。 连 线 上 场 强 以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大 小相等，方向相反，都是背离中点；由连线的一端 到另一端，先减小再增大。 电 势 由连线的一端到另一端先升高再降低，中点电势最 高不为零。 中 垂 线 上 场 强 以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大 小相等，方向相反，都沿着中垂线指向中点；由中 点至无穷远处，先增大再减小至零，必有一个位置 场强最大。 电 势 中点电势最低，由中点至无穷远处逐渐升高至零。 等量 同种 电场大部分是曲线，起于正电荷，终止于无穷远；有两条

绝缘子串技术规范

（2010年版） 国家电网公司物资采购标准 （绝缘子卷盘形悬式、针式、线路柱式绝缘 子册） 10kV～35kV盘形悬式瓷绝缘子 专用技术规范 （编号：1405020/1-0000-01） 国家电网公司 二〇一〇年十二月

目录 1. 标准技术参数表 (1) 2.1 图纸资料提交单位 (3) 2.2 工程概况 (3) 2.3 使用条件 (4) 2.4 项目单位技术差异表 (4) 3. 投标人提供信息 (4) 3.1 投标人技术偏差表 (4) 3.2 投标人应提供的其他资料 (5)

1. 标准技术参数表 投标人应根据“表2 货物需求及供货范围一览表”中项目单位要求的型式、规格，认真逐项填写表2的投标人响应值，以及相应的技术参数响应表1中的投标人保证值，不能空格，也不能以“响应”两字代替，不允许改动招标人要求值。如有偏差，请填写投标人技术偏差表7。技术参数表1中带“*”项为关键参数，投标资料不详实、严重漏项或不满足带“*”项将视为实质性不响应。 1）绝缘子代号的命名方法如下： 例：1. U70B/146：U—悬式、70kN，B—球窝型连接，普通型，146—结构高度； 2U70BP/146D：U—悬式、70kN，B—球窝型连接，D－双伞形，146—结构高度； 3U70BP/155T：U—悬式、70kN，B—球窝型连接，T－三伞形，155—结构高度； 2) 关于技术参数和性能要求响应表中“招标人要求值”变更的说明： √已变更—如果项目单位经正常审批手续，提出了与专用范本规定不同的产品型号和技术参数，则应在标准技术参数表的“招标人要求值”中相应的格内填写“√已变更”，并将变更了的数据填写在项目单位差异表中。投标人应在“投标人保证值栏”内相应的格内对变更后的参数进行响应。

阴极保护基本原理

阴极保护基本原理 一、腐蚀电位或自然电位 每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE)，不同金属的在土壤中的腐蚀电位（V） 金属电位（CSE） 高纯镁 -1.75 镁合金(6%Al，3%Zn，0.15%Mn) -1.60 锌 -1.10 铝合金(5%Zn) -1.05 纯铝 -0.80 低碳钢(表面光亮) -0.50to-0.80 低碳钢(表面锈蚀) -0.20to-0.50 铸铁 -0.50 混凝土中的低碳钢 -0.20 铜 -0.20 在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位，如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0.275V，埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。新旧管道连接后，由于新管道腐蚀电位低，旧管道电位高，电子从新管道流向旧管道，新管道首先腐蚀。同一种金属接触不同的电解质溶液（如土壤），或电解质的浓度、温度、气体压力、流速等条件不同，也会造成金属表面各点电位的不同。 二、参比电极 为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。饱和硫酸铜参比电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。不同参比电极之间的电位比较： 土壤中或浸水钢铁结构最小阴极保护电位（V） 被保护结构相对于不同参比电极的电位 饱和硫酸铜氯化银锌饱和甘汞 钢铁（土壤或水中） -0.85 -0.75 0.25 -0.778 钢铁（硫酸盐还原菌） -0.95 -0.85 0.15 -0.878 三、阴极保护 阴极保护的原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的，即，牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。 1、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较

《高电压工程基础(第2版)》实验4绝缘子串电压分布的测量

实验四绝缘子串电压分布的测量 一、实验目的 1．验证绝缘子串电压分布不均匀现象； 2．了解改善绝缘子串电压分布的措施； 3．掌握绝缘子串电压分布的测量方法。 二、实验内容 1. 用“小球法”测量绝缘子串在无均压环时的电压分布； 2. 用“小球法”测量绝缘子串装有均压环时的电压分布。 （不同电压等级线路绝缘子串的绝缘子（以X-4.5为例）片数：≥14片/220kV；≥8片/110kV；≥4片/35kV。X-4.5绝缘子单片耐压强度为56kV。可根据各学校实验室现实情况，选取合适的绝缘子片数及小球（直径可选0.3-0.5cm）间距。） 三、理论概述 在交流电压作用下，绝缘子串可以等效为电容的串联，由于杂散电容的存在且分布不均衡，使得各片绝缘子上流过的电容电流不相等，因而电压分布不均匀。绝缘子串上绝缘子片数量越多，电压分布越不均匀。 通常当表面比较清洁时，绝缘本身的电容和杂散电容决定了这一电压分布，而当表面因污染而绝缘电阻下降时，则电压分布主要决定于表面的电导。如果绝缘中某一部分因损坏而绝缘电阻急剧下降，则表明电压分布会有明显的改变。因此测量绝缘表面的电压分布可以发现绝缘子绝缘的缺陷。 四、实验接线与实验方法 将一间隙距离固定不变的小球间隙S依次挂接在绝缘子串各片绝缘子片的两端，调节电源电压使小球间隙击穿，测量绝缘子串的总电压U i（为减小小球放电的分散性，针对每片绝缘子的测量重复三次，求取三次的平均值为U i）。如果试验中保持小球的放电电压ΔU不变，那么对于由n片绝缘子构成的绝缘子串，

第i 片绝缘子上的电压承担率为 i i U U α?= 并且有：1122n n U U U U ααα?====……及1 1n i i α==∑， 由上两式可以得到，111n i i U U =?= ∑，故 111 i n i i i U U α== ∑ 因此，可以得出整个绝缘子串的电压分布曲线。 给绝缘子串加装均压环，重复测量，比较均压环加装前后，电压分布的区别，验证均压环改善电压分布的作用。 五、试验记录与试验报告 试验过程中应记录时间、地点、气象条件，特别是气压、温度、湿度等。将试验结果填入下列表格。试验后完成试验报告，报告应包括试验目的、试验主要设备、接线、分析、结论等。 表2 加装均压环测量数据

管道阴极保护电位检查片测试方法及应用

管道阴极保护电位检查片测试方法及应用 河南邦信防腐材料有限公司 2017年3月整理

摘要 根据相关标准规定，钢制埋地管道阴极保护效果评价应采用断电电位指标，现场测试通常使用同步中断法，但其并不适用于无法同步中断管中阴极保护电流，以及受杂散电流干扰的管段。阴极保护电位检查片可以解决这一难题，通过模拟管道防腐层漏点，利用检查片的瞬间断开电位实现近似管道断电电位的测量。本文详细介绍了管道阴极保护电位检查片的适用范围、设计、安装、测试及分析等内容，通过具体实施案例明确了数据记录的规范性，并验证了测试方法的可行性，为该方法的推广应用奠定实践基础。 引言 钢质埋地管道通常是采用防腐层和阴极保护联合保护的方式，防腐层作为第一层堡垒，利用其良好的绝缘性、抗渗透性及机械性能达到防腐目的；阴极保护系统作为第二道防线，可在防腐层破损或存在微孔处，通过保护电流对管道施加阴极极化，从而减缓或消除管壁腐蚀。根据GB/T 21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》，管道阴极保护效果评价应采用断电电位指标，现场测试通常使用GPS同步中断法，但其并不适用于无法同步中断管中阴极保护电流，以及受杂散电流干扰的管段。 阴极保护电位检查片可以解决这一难题，通过模拟管道防腐层漏点，利用检查片的瞬间断开电位实现近似管道断电电位的测量。阴极保护电位检查片是用于模拟被调查管道阴极极化后电位的检查片，将其埋设在管道测试点处，检查片部分裸露，其余部分有防腐层，检查片的埋设状态、材质均与管道相同，通过电缆与管道连接起来，这样检查片的裸露部分就模拟了管道的一个防腐层漏点。当管道处于阴极保护状态时，管道被保护电流极化的同时，检查片也会被极化为与管道相同的程度，只需测量检查片的瞬时断开电位，即可代表管道测量点的断电电位。NACE SP0502-2010《管道外腐蚀直接评价方法》认为检查片的断电电位近似于管道防腐层漏点处的阴极保护电位，能够评估管道阴极保护效果。 1 适用范围 阴极保护电位检查片能够评价埋地钢制管道阴极保护效果，只要能将检查片连接在管道上便可应用，尤其适用于同步中断法受限制的下列情况： （1）不能同步中断保护系统内多台恒电位仪提供的阴极保护电流； （2）存在外部阴极保护系统影响，难以中断该保护系统的恒电位仪； （3）存在直接连接的、不能中断的牺牲阳极；

阴极保护电流分布及电位测量

管道阴极保护电流分布 及 电 位 测 量 施 工 技 术 厂 家 河南汇龙合金材料有限公司

1概述在阴极保护中，阳极与保护结构之间的土壤电阻决定了到达保护结构的电流密度，而该电阻又决定于土壤电阻率、埋设位置土壤的截面积，以及阳极到保护结构上某一点的距离。计算公式为：Ry=r(r/A)(1)式中Ry——阳极与保护结构之间土壤电阻，Wr——土壤电阻率，W·mr——阳极到保护结构上某一点的距离，mA——埋设位置土壤的截面积，m2以位于均匀土壤中的竖直阳极为例，电流以放射状分布，总电流为各方向电流之和。对于长输管道，由于管道各点距阳极地床的距离不相等，阴极保护电流到达管道各点所经路径的电阻也不相等，因此管道各点的电流密度也不相等。2阳极与保护结构的距离分析假定其他因素恒定，储罐、管道等保护结构某一点得到的电流与其距阳极的距离成反比。以储罐底部的阴极保护为例，如果阳极距罐底太近，则电流的分布很不均匀，造成距阳极近的一侧过保护而另一侧保护不够。如果阳极与罐底的距离增大，则罐底各点与阳极之间的电流回路的电阻差减小，电流分布趋于均匀。但另一方面，由于阳极与罐底的距离增大，回路的总电阻增大，阴极保护电流减小。 因此需要提高外加电压，从电流分布的角度出发，阳极将有一个最佳位置。条件允许的情况下，阳极距罐底周边的距离不小于罐直径。如果做不到这一点，应采用分布式阳极或深井阳极，深井阳极的上端距地面距离不小于10m，以使电流分布均匀。英国标准BS 7361推荐罐底的阴极保护采用分布式阳极。对于受阴极保护的长输管道，均匀的电流分布可以通过增大阳极与管道的间距或通过均匀布置阳极来获得。阳极距管道太近，会使距阳极近的管道部位产生过保护，而距管道远的部位保护不够；阳极距管道太远，会使整条管道欠保护，此时若仍使管道得到充分保护，只有提高外加电压。阳极的最佳位置应使管道最远端得到有效保护而汇流点处不发生过保护。由于电流分布还受到土壤电阻率、防腐层状况、管道电阻等多个因素影响，因此阳极与管道的间距应不小于100m，一般为300～500m。3土壤电阻率对电流分布的影响当土壤电阻率均匀、管道电阻忽略不计时，与阳极距离最近的点电流密度最大。 距阳极越远，电流密度越小。然而大多数土壤电阻率是不均匀的，当沿管道的土壤电阻率有较大变化时，将对管道的电流分布产生较大影响。比如穿越河流的管道，由于河水的电阻率远小于周围土壤的电阻率，导致临近河床的管道电流密度增大，电位下降。当对井套管进行阴极保护时，由于套管会穿过不同电阻率的岩石层和土壤层，使阴极保护电流沿套管的分布不均匀。与阳极之间的电阻最小的套管表面处电流密度最大，电位最负。管地电位与土壤电阻率的变化有很大关系。秦京输油管道曾经在距泵站1km处发生了腐蚀穿孔，而距泵站较远的一段裸管却腐蚀轻微，原因是该段裸管处于电阻率较低的河床处，阴极保护充分。因此，当土壤电阻率变化大或者保护结构形状复杂时，要想使电流分布均匀，有效的措施是正确地布置阳极。另外，在土壤电阻率低的地方测得的电位满足要求，并不意味着处于土壤电阻率高的地段的管道也得到了充分的阴极保护。4阳极布置对电流分布的影响阳极有多种布置方式：近间距阳极、远距离阳极、分布式阳极、集中阳极、深井阳极。①分布式阳极分布式阳极可有效地改善电流分布，使保护结构上的电位均匀分布。当阴极电缆或管道太长时，应考虑其电阻对电流的影响。必要时，可以另加阴极电缆和阳极电

阴极保护电位测试操作规程

二十三、阴极保护电位测试操作规程 一准备 工用具：便携式参比电极、数字万用表、铁锹。 二检查 1、检查确认便携式参比电极内部必须为饱和硫酸铜溶液（液体和硫酸铜固体并存），并充满容积的1/2 以上。 2、检查确认数字万用表灵敏可靠。 三操作 1、测试前清理干净参比电极底端的固体和杂质，将参比电极插入管道顶部上方1M 范围的地表潮湿土壤中，保持参比电极与土壤电接触良好。 2、打开数字万用表，将量程选择在直流2V 电压测试档，将黑色探针接在参比电极上，红色探针接在测试桩接线柱上，读取测量数据，并记录。如发现保护电位达不到或超过允许范围时，及时向上级领导汇报。 3、对于腐蚀比较严重的地段，测试时应在管道上方距测试点1M 左右挖一安放参比电极的深坑，将参比电极置与距管壁3~5CM 的土壤上，用电压表调至适当量程，测量数据。 4、测量强制电流阴极保护受辅助阳极地电场影响的管段，应将参比硫酸铜电极朝远离地电场源的地方逐次安放在地表上，第一个安放点距管道测试点不小于10 米。以后逐次移动10 米，用数字万用表测量电位，当相临两个安放点测试的电位差小于5mV 时，参比电极不再往远方移动，取最远处的管地电位值为该点的管道对远方大地 的电位值。 5、认真记录测量数据，并按要求上报。

四注意事项 1、保护电位测试采用地表参比法。每月对沿线所有电位桩检测一次，将所测数据汇总成表，对远传数据进行校核。 2、当管道有过保护或保护不到时，应及时调整两端阴保站内仪器的电位输出，并加强沿线电位测试工作，调整仪器期间应每天测试一次，直到沿线各测试桩电位稳定在—0.85?—1.5V时为止。 3、测试过程中若发现管道上某段电位有陡降现象时，应认真观察周围 环境，查找沿管道施工或管道防腐层破坏等原因，及时向上级领导汇报，并协助处理。 阴极保护站内仪器操作规程 一操作 1 、正常工作时两台恒电位仪只能开一台，另一台必须关闭，切换时先关正在使用的恒电位仪，后开另一台。 2、如检查或检修需关闭设备时，应先关闭恒电位仪，后关闭控制台，最后关闭总电源，开启时应先开启总电源，后开启控制台，最后开启恒电位仪。 3、管道阴极保护为恒电位保护，非恒电流保护，在正常工作或检测时，除非确实需要，否则严禁将工作方式开到“手动”档。 4、调节仪器保护电位时，先断开控制台后面的输出阳极，将电源开关扳到“自检”档，仪器“电源指示”灯亮“状态指示”灯显橙色各，面板表均有显示，调节“控制调节”旋钮，将控制电位调节到欲控值上，关闭仪器，接通输出阳极，打开仪器将电源开关扳至“工作”档，仪器正常工作。 5、仪器外壳接地电阻和辅助阳极接地电阻的测试按照厂有关接地电阻测试

高压试验三：绝缘子串电位分布实验

实验三：绝缘子串电压分布测量 一﹑实验目的 了解绝缘子串在电力系统中的作用，理解输电线路绝缘子串上电压分布不均匀的原因，理解测量绝缘子串上电压分布的意义，掌握电压分布的测量方法，知道在实际工作中如何发现输电线路上已损坏的绝缘子。 二﹑实验原理 1 绝缘子串上的电压分布 35kV以上的电压输电线路使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串来构成具有高电位的导线与具有地电位的杆塔之间的绝缘。绝缘子串上的每片悬式绝缘子结构，尺寸完全相同，若每片绝缘子承受的电压相同，则利用率最高。但是由于绝缘子的金属部分与接地的铁塔和带电的导线之间存在杂散电容，使绝缘子串的电压分布不均。设绝缘子自身电容为C，若只考虑对地杂散电容C E,则等值电路如图10－1（a）所示。当C E,两端有电位差时，必然有一部分电流经C E,流入接地铁塔，而流过C E,的电流都是由绝缘子串分流出去，因此靠近导线的绝缘子流过电流最多，电压降△U也最大。如果只考虑对导线的杂散电容C L,则等值电路如图10－1（b）所示，流过C L的电流都汇入下一片绝缘子中，因此靠近铁塔的绝缘子流过的电流最多，电压降△U最大。实际上C E与C L两种杂散电容同时存在，综合考虑两者影响时，绝缘子串的电压分布位图10－1（c）所示。一般C为30－60μF，C E为4－5μF，C L只有0.5－1μF，所以C E的影响比C L大，绝缘子串中靠近导线的绝缘子的电压降最大，远离导线的绝缘子电压降逐渐减小，当靠近铁塔横担时，C L的作用显著，电压降又升高。由此可知，绝缘子串的长度越长，片数越多，电压分布越不均匀。绝缘子本身电容C大，则对地和对导线杂散电容的影响要小一些。绝缘子串的电压分布就比较均匀。增大C L能在一定程度上补偿C E的影响，使电压分布不均匀程度减小，例如可采用增大导线截面积和分裂导线，还可采用均压环，以增加绝缘子对导线的电容，达到改善电压分布的目的。 2 电压分布的测量 （1）电压分布测量的意义 在工作电压作用下沿绝缘子串表面有一定电压分布，当绝缘子表面比较清洁

750kV输电线路绝缘子串电压分布研究

750kV输电线路绝缘子串电压分布研究 绝缘子是架空输电线路的关键部件之一,其性能的优劣直接影响到整条线路的安全运行。由于绝缘子串与导线、铁塔及金具之间杂散电容的存在,使得沿绝缘子串的电压分布不均匀。 随着750kV电网建设在西北五省的全面展开,750kV电网将成为我国西北地区的主网架。750kV输电线路采用的绝缘子串属于超长串、绝缘子型号及规格多样,绝缘子串电压分布不均匀更加突出,均压措施实施复杂、困难。 因此,确定绝缘子串电位分布,对检测低、零值绝缘子,确保输电线路的安全、稳定运行具有重要的意义。750kV交流超高压输电线路运行至今,还没有绝缘子串分布电压的标准,这不利于对绝缘子串中劣化绝缘子的判别,影响线路的安全运行。 根据750kV输电线路线路实际情况,考虑铁塔、分裂导线、均压环、避雷线 等因素的影响,建立了750kV输电线路绝缘子串三维电场有限元计算模型,研究确定750kV绝缘子串电压分布规律。分析讨论了分裂导线、铁塔、避雷线、均压环、绝缘子型号、绝缘子材质、悬挂方式、导线排列方式等因素对线路不同位置 绝缘子串电位分布仿真计算的影响,优化了均压环结构,进而确定了不同塔型、不同绝缘子片数、不同绝缘子型号、不同材质绝缘子的750kV输电线路绝缘子串电位分布。 主要得到了以下结论:①仿真计算时,分裂导线对绝缘子串电位分布计算影 响明显,它能够使绝缘子串电位分布更加均匀化;当分裂导线长度取为绝缘子串 长的8倍以上时,与实际导线的效果类似;考虑同一杆塔上的其他相导线的影响 时绝缘子串电位分布更加不均匀。铁塔对绝缘子串电位分布影响明显,忽略铁塔

影响时绝缘子串电位分布会更加不均匀,特别是对靠近接地端的绝缘子承受电压影响显著。 避雷线、绝缘子伞形结构、绝缘子串的悬挂方式、导线排列方式、绝缘子材 质等因素对不同位置的绝缘子串电位分布的计算均有影响。②对瓷/玻璃绝缘子均压环上抗位置在2~3片绝缘子处,环径取为900mm~1000mm,环管径取为 绝缘子串电位、电场分布更为均匀;对复合绝缘子均压环抬高距h 100mm~120mm 、环径R取1100~1300mm、管径Φ取140mm~180mm时绝缘子各部取150mm~300mm 分表面电场较小。 ③增加绝缘子片数,对靠近杆塔侧的绝缘子承担电压降低效果比导线侧更明显,而且绝缘子片数越多,其电位分布越不均匀。④同塔双回线杆塔上相绝缘子串电位分布最为均匀,中相绝缘子串电位分布最不均匀;转角塔绝缘子串电位分布比直线塔更为均匀;对于单回线杆塔,中相串的单片绝缘子承受最大电压值比边 相串高;V串布置时绝缘子串分布电压比I串时更不均匀;随着绝缘子片数的增加单回线杆塔绝缘子串电位分布不均匀度增大比双回线杆塔更明显。

高压试验三：绝缘子串电位分布实验知识讲解

高压试验三：绝缘子串电位分布实验

实验三：绝缘子串电压分布测量 一﹑实验目的 了解绝缘子串在电力系统中的作用，理解输电线路绝缘子串上电压分布不均匀的原因，理解测量绝缘子串上电压分布的意义，掌握电压分布的测量方法，知道在实际工作中如何发现输电线路上已损坏的绝缘子。 二﹑实验原理 1 绝缘子串上的电压分布 35kV以上的电压输电线路使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串来构成具有高电位的导线与具有地电位的杆塔之间的绝缘。绝缘子串上的每片悬式绝缘子结构，尺寸完全相同，若每片绝缘子承受的电压相同，则利用率最高。但是由于绝缘子的金属部分与接地的铁塔和带电的导线之间存在杂散电容，使绝缘子串的电压分布不均。设绝缘子自身电容为C，若只考虑对地杂散电容C E,则等值电路如图10－1（a）所示。当C E,两端有电位差时，必然有一部分电流经C E,流入接地铁塔，而流过C E,的电流都是由绝缘子串分流出去，因此靠近导线的绝缘子流过电流最多，电压降△U也最大。如果只考虑对导线的杂散电容C L,则等值电路如图10－1（b）所示，流过C L的电流都汇入下一片绝缘子中，因此靠近铁塔的绝缘子流过的电流最多，电压降△U最大。实际上C E与C L两种杂散电容同时存在，综合考虑两者影响时，绝缘子串的电压分布位图10－1（c）所示。一般C为30－60μF，C E为4－5μF，C L只有0.5－1μF，所以C E的影响比C L 大，绝缘子串中靠近导线的绝缘子的电压降最大，远离导线的绝缘子电压降逐渐减小，当靠近铁塔横担时，C L的作用显著，电压降又升高。由此可知，绝缘子串的长度越长，片数越多，电压分布越不均匀。绝缘子本身电容C大，则对