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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
2017-08-21 10:17:33  作者:温定筠 孙亚明等  来源:中国设计师网  
  •   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。

  国网甘肃省电力公司电力科学研究院 温定筠 孙亚明 张秀斌 江峰

  国网甘肃省电力公司 王锋

  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。

  1 计算模型

  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。

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  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。

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  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。

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  因此,在仿真计算时,中间B相电压加压:

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