750kV兰州东-平凉-乾县输电线路复合绝缘子周围电场分布
仿真分析
温定筠;孙亚明;王锋;张秀斌;江峰
【摘要】为了研究750kV输电线路复合绝缘子周围电场分布规律,为在现场开展复合绝缘子相关试验提供参考,本文以750kV兰州东-平凉-乾县输电线路为研究对象,选取直线杆塔ZGU125和FXBW-750/210双联复合绝缘子串,对该直线杆塔和复合绝缘子进行了有限元仿真建模,仿真计算了该型号绝缘子串在实际运行电压下的电位、电场分布.通过仿真计算,得到了最大场强所在位置,从而为下一步开展现场试验提供理论依据.
【期刊名称】《电气技术》
【年(卷),期】2017(000)001
【总页数】5页(P56-60)
【关键词】750kV复合绝缘子;有限元;电位分布;电场分布
【作者】温定筠;孙亚明;王锋;张秀斌;江峰
【作者单位】国网甘肃省电力公司电力科学研究院,兰州 730050;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,兰州 730050;国网甘肃省电力公司,兰州 730030;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,兰州 730050;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,兰州730050
【正文语种】中文
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。
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。
本文以 750kV兰州东-平凉-乾县输电线路
用750kV复合绝缘子为研究对象，对该线路的750kV复合绝缘子进行了建模，从而为进一步研究开展现场试验相关研究提供参考[1-5]。
750kV兰州东-平凉-乾县输电线路为同塔双回750kV超高压输电线路，塔形众多，但主要可以分为直线塔和耐张塔两大类，其中，直线杆塔主要为ZGU125型。
复
合绝缘子根据额定机械拉伸负荷来分，选用了100kN、210kN、300kN、400kN、420kN 5种，其中除100kN负荷绝缘子用于耐张塔及换位塔跳线支撑，其余复合绝缘子均用于直线塔悬垂绝缘子串[6-9]。
本文选取直线杆塔ZGU125为典型杆塔，搭载在 ZGU125型杆塔上的复合绝缘子主要为FXBW-750/210双联复合绝缘子串。
选取该型号绝缘子串设计方案为代表，仿真计算了这种型号绝缘子串在实际运行电压下的电位、电场分布。
根据兰州东-平凉-乾县输电线路设计方案，直线杆塔ZGU125结构参数如图1所示。
750kV输电线路用复合绝缘子，其结构高度为7150±50mm，干弧距离
≥6550mm，爬电距离≥23500mm。
FXBW-750/210复合绝缘子，其大小伞伞径为174/88mm，伞数为大伞86，小
伞172，杆径φ=38mm。
图2、图3和图4分别是正视图、斜视图和局部放大图。
根据上述线路设计方案
建立的有限元仿真计算实体模型，计算时近似按静电场计算，相关参数选取如下：（1）空气介电常数取为1.0。
（2）750kV复合绝缘子护套介电常数取为4.2。
（3）750kV复合绝缘子芯棒介电常数取为5.0。
750kV兰州东-平凉-乾县输电线路是同塔双回线路。
在运行过程中，鉴于杆塔的
屏蔽作用，双回线路之间的电场影响较小，而同一回不同相之间的电场影响较大，如图5所示，特别在中间一相电压为正的峰值，上、下两相分别为负的半峰值电
压时，相与相之间的影响最大，复合绝缘子表面的电场强度最大。
因此，在仿真计算时，中间B相电压加压：
另外，A、C两相电压加压均为
2.1 电位分布
对于直线杆塔 ZGU125，在中间一相电压为正的峰值时，FXBW-750/210复合绝缘子电位分布分别如图6、图7所示。
图6是整体电位分布图，图7是中间一相
局部电位分布图。
从图6可以看出，在中间一相电压为正的峰值这一瞬时，750kV直线杆塔
ZGU125周围的等位线分布大体为蝶形，且中相周围空间的等位线明显比上、下
两相周围空间的等位线密集。
从图7中可以看出，复合绝缘子周围空间的等位线大体垂直于复合绝缘子轴向方向，这说明复合绝缘表面电场以沿绝缘子轴向分量为主，沿绝缘子径向方向电场分量较小。
2.2 电场分布云图
对于直线杆塔 ZGU125，在中间一相电压为正的峰值时，FXBW-750/210复合绝缘子电场分布如图8至图12所示。
其中图8是整体电场分布云图，图9是导线侧均压环表面最大电场分布云图，图10是导线侧复合绝缘子表面最大电场分布云图，图11是杆塔侧均压环表面最大电场分布云图，图12是杆塔侧复合绝缘子表面最
大电场分布云图。
从图8可以看出，中间一相均压环表面和分裂导线最下面两根导线的外表面电场
较高，是整个场域中电场较为集中的部位。
从图9可以看出，导线侧大均压环表面最大电场强度为 1586V/mm，小均压环受大均压环屏蔽，其表面最大电场强度较小，不到1000V/mm。
从图10可以看出，导线侧复合绝缘子最大电场强度出现在靠近大均压环的外表面，但复合绝缘子与金具相连的高压金具端受小均压环的屏蔽作用，其电场强度并不是最大。
正常运行时，复合绝缘子表面最大电场强度低于500V/m。
从图11可以看出，杆塔侧均压环表面电场强度较小，不到500V/mm。
从图12
可以看出，杆塔侧复合绝缘子表面电场强度较小，不到150V/mm，但中段绝缘子表面电场强度略大。
2.3 电场分布曲线
为了更清楚的研究复合绝缘子在运行时的电场分布规律，自复合绝缘子高压侧起沿绝缘子轴向，分别作出距FXBW-750/210中心轴0mm、17mm、20mm、
45mm，88mm位置的电场变化曲线，分别对应复合绝缘子芯棒内、护套内、护
套表面、小伞裙表面和大伞裙表面，如图13所示。
图14至图18分别是复合绝缘子芯棒内、护套内、护套表面、小伞裙表面和大伞
裙表面的电场自高压侧沿绝缘子轴向变化曲线。
从图14至图18可以看出，运行中的复合绝缘子两端电场强度较高，中部电场强
度较低。
在同一高度，护套表面的电场强度较绝缘子其他部位高。
在正常运行中，复合绝缘子护套表面最高电场强度约为360V/mm。
杆塔侧复合绝缘子护套表面最大场强约为110V/mm。
因为在同一高度，复合绝缘子护套表面的电场强度大于其他位置的场强，所以在相关研究中，可以仅分析不同情况下复合绝缘子护套表面的场强。
本文通过以 750kV兰州东-平凉-乾县输电线路为研究对象，选取直线杆塔
ZGU125和FXBW-750/210双联复合绝缘子串为研究对象，对该直线杆塔和复合绝缘子进行了有限元仿真建模，仿真计算了该型号绝缘子串在实际运行电压下的电位、电场分布。
通过对FXBW-750/210结构的复合绝缘子建模分析可以看出，运行中的复合绝缘子两端电场强度较高，中部电场强度较低。
在同一高度，护套表面的电场强度较绝缘子其他部位高，故在相关研究中，可以通过分析不同情况下复合绝缘子护套表面的场强，以简化运算。
本文的研究内容将为后续开展750kV复合绝缘子等效交流耐压试验提供理论参考。
温定筠（1982-），男，甘肃天水人，硕士，高级工程师，从事电力设备技术监督与状态检修工作。
【相关文献】
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