改善污秽潮湿环境下输电线路中绝缘子电位分布的方法

摘要

本发明公开了改善污秽潮湿环境下输电线路中绝缘子电位分布的方法，包括：基于架空输电线路的历史数据，选取闪络频发段，并从中选取使用量最大的杆塔、导线、有机复合绝缘子和钢化玻璃绝缘子串；利用有限元数值计算方法，采用三维有限元模型，分别在理想洁净干燥环境与理想污秽潮湿环境下，计算相应有机复合绝缘子和钢化玻璃绝缘子串的电场和电位分布参数，进行仿真分析；并搭建物理试验平台用于试验，基于所得仿真分析和试验结果，调用相应的改善电位策略。本发明所述改善电位分布的方法，可以实现电网供电可靠性高、安全性好与经济效益好的优点。

主权项

一种改善污秽潮湿环境下输电线路中绝缘子电位分布的方法，其特征在于，包括：a、基于所述架空输电线路的历史数据，选取所述架空输电线路的闪络频发段，并从该闪络频发段中选取使用量最大的：杆塔、导线、以及有机复合绝缘子和钢化玻璃绝缘子串；b、在洁净干燥的理想环境下，采用三维模型作为有限元模型，并将步骤a所选取的杆塔和导线纳入所述三维模型，并且通过零阶渐近边界条件设置人工边界将无限大范围截断为有限区域，其中：人工边界的尺寸以所述有机复合绝缘子和钢化玻璃绝缘子串的周围电场几乎不再随场域边界的扩大而改变为准，从而利用有限元数值计算方法：（1）仿真分析步骤a所选取的有机复合绝缘子的：表面电位沿泄漏距离的分布、表面电位分布云图、表面电场强度沿泄漏距离的分布、表面电场强度分布云图、表面最大电场强度随均压环管径变化的规律、均压环表面最大电场强度随均压环管径变化的规律，和表面电场强度最大值与均压环环径及均压环罩入深度之间的关系，以及平均电场强度沿泄漏距离的分布；（2）对于所述步骤a所选取的钢化玻璃绝缘子串，仿真分析：当取不同片数的所述钢化玻璃绝缘子串时，在靠近高、低压侧的电压承担率与片数的关系；当取不同片数的所述钢化玻璃绝缘子串时，钢化玻璃绝缘子串的电位分布云图；c、在覆盖有均匀污层且各处受潮程度相同的理想污秽潮湿环境下，基于步骤b所采用的所述有限元模型和设置的所述人工边界，进一步为所述有限元模型添加一个二维表面单元，用以模拟所述理想污秽潮湿环境，其中，所述二维表面单元被赋予污层电导率，在整个有限元模型中忽略所述二维表面单元的物理厚度，从而利用有限元数值计算方法：（I）仿真分析不同污层电导率下，步骤a所选取的有机复合绝缘子的：表面电位沿泄漏距离的分布同污层电导率之间的关系、表面电场强度法向分量沿泄漏距离的分布同污层电导率之间的关系、表面电场强度切向分量沿泄漏距离的分布同污层电导率之间的关系、不同污层电导率时表面电场强度的分布云图，和表面电场强度的最大值及其法向、切向分量最大值同污层电导率之间的关系；（II）对于所述步骤a所选取的钢化玻璃绝缘子串，仿真分析：当取不同片数的所述钢化玻璃绝缘子串时，在不同污层电导率时，在靠近高、低压侧的电压承担率与片数和污层电导率的关系；当取不同片数的所述钢化玻璃绝缘子串时，在不同污层电导率时，钢化玻璃绝缘子串的电位分布云图；d、搭建物理试验平台以便分别在洁净干燥和人工覆着均匀污秽状态下对所述有机复合绝缘子、钢化玻璃绝缘子串进行试验，所述物理试验平台如下：试验变压器一次侧连接交流电源，试验变压器二次侧连接保护电阻和试品绝缘子串联组成的电路，其中试品绝缘子并联有交流电容分压器；试验过程中所述试品绝缘子的两端电压通过交流电容分压器测量；所述试品绝缘子包括所述有机复合绝缘子和所述钢化玻璃绝缘子串；所述试品绝缘子悬吊于模拟金属塔架，所述模拟金属塔架按照所述架空输电线路中的杆塔做1:1模拟，所述试品绝缘子悬吊位置按照所述架空输电线路实际情况做1:1模拟；e、对比步骤d中的物理试验平台在洁净干燥和人工覆着均匀污秽状态下所得模拟结果和步骤b、c所得的在理想环境和理想污秽潮湿环境下的仿真分析结果，基于模拟结果与仿真分析结果的吻合程度，确定上述步骤b、c所得仿真分析结果和步骤d所得模拟结果的权重系数，综合步骤b、c和d所得的结果，调用相应的改善电位策略。