1. In Ultrahochspannungsleitungen (UHV) tragen Isolatoren nicht nur schwere mechanische Belastungen, sondern müssen auch die Anforderungen an die elektrische Festigkeit erfüllen. Ihre Zuverlässigkeit wirkt sich direkt auf den sicheren Betrieb der Übertragungsleitung aus. Darüber hinaus müssen Isolatorstränge auch die Anforderungen der elektromagnetischen Umgebung erfüllen, einschließlich derjenigen im Zusammenhang mit Funkstörungen. In UHV-Übertragungsleitungen ist die elektrische Feldverteilung entlang der Isolatorkette ungleichmäßig und weist starke Verzerrungen des elektrischen Feldes auf, insbesondere in der Nähe der Isolatoren auf der Leiterseite, wo die elektrische Feldstärke relativ hoch ist. Dies führt dazu, dass Koronainitiierung und elektrolytische Korrosion in der Isolatorkette häufig an den Isolatoren auf der Leiterseite beginnen. Durch die Installation gut konstruierter Koronaringe und Abschirmringe kann die Verteilung des elektrischen Feldes des Isolatorstrangs wirksam verbessert und so ein Koronaschutz gewährleistet werden.
Im Auftrag von Wuhan Line Power führte das State Key Laboratory of Electrical Insulation for Power Equipment an der Xi'an Jiaotong University dreidimensionale Finite-Elemente-Berechnungen zur elektrischen Feldverteilung an einem 1000-kV-Wechselstrom-Stab-Verbundisolator durch.
Bei den Berechnungen kamen numerische Finite-Elemente- und Randelementmethoden zum Einsatz. Dabei wurden leistungsstarke Finite-Elemente-Analysesoftware und Workstations mit robusten Funktionen zur Volumenmodellierung, Lösung, Datenanalyse und Verarbeitung eingesetzt, um dreidimensionale Finite-Elemente-Potenzial- und elektrische Feldverteilungsberechnungen für einen 1000-kV-Wechselstrom-Stabaufhängungs-Verbundisolator durchzuführen.
Numerische Methoden zur Berechnung elektrischer Felder umfassen hauptsächlich die Finite-Differenzen-Methode, die Finite-Elemente-Methode, die Ladungssimulationsmethode und die Randelementmethode. Die Finite-Elemente-Methode ist ein numerisches Lösungsverfahren für Differentialgleichungen, das ursprünglich zur Bearbeitung strukturmechanischer Probleme eingesetzt wurde. Mitte der 1960er Jahre wurde die Finite-Elemente-Methode zur Lösung elektrostatischer, magnetischer und Stromfeldprobleme mit komplexen Randbedingungen in der Elektrotechnik eingesetzt.
2. Das Berechnungsmodell basiert auf den Zeichnungen des AC 1000-kV-Stab-Verbundisolators und zugehörigen Parametern, die von Wuhan Laine Transmission and Transformation Equipment Co., Ltd. zur Verfügung gestellt werden. Ein dreidimensionales Volumenmodell wurde entsprechend den tatsächlichen Abmessungen der 1000-kV-Leitungsmasten, Isolatoren, Leiter und Armaturen unter Berücksichtigung der Bodenbedingungen und Äquipotentialringe erstellt.
Der 1000-kV-Wechselstrom-Stab--aufgehängte Verbundisolator verwendet gerade-kelchförmige Türme-. Die Seitenphasen sind mit einer Struktur vom Typ I- mit Einzelverbindung -aufgehängt, und die Mittelphasen verwenden eine Struktur vom Typ V- mit Einzelverbindung -. Die Länge des Isolatorstrangs beträgt 9500 mm, und der Leiter ist ein LGJ-500/35-Stahl--Aluminiumlitzendraht mit einer acht-geteilten Struktur und einem Zwischenleiterabstand von 400 mm. Die Strukturabmessungen und das Modell jedes Teils sind wie folgt.
Verteilung des elektrischen Feldes
Berechnungsmodell eines 1000-kV-Wechselstrom-Stabaufhängungs-Verbundisolators
3. Schlussfolgerungen
Basierend auf den Berechnungen der Potential- und elektrischen Feldverteilung und der Untersuchung der Koronaringkonfiguration für hängende Verbundisolatoren vom 1000-kV-Wechselstrom-Stabtyp werden die folgenden Schlussfolgerungen gezogen:
1. Aufgrund des Einflusses von Masten, Leitern, Boden und Umgebungsbedingungen ist die elektrische Feldverteilung von 1000-kV-Wechselstrom-Stab---Aufhängungs-Verbundisolatorsträngen ungleichmäßig. Die Verzerrung des elektrischen Feldes ist auf der Leiterseite stark, während das elektrische Feld in der Mitte und auf der Turmseite relativ gering ist. Das elektrische Feld, dem die Isolatorränder und die Luft auf der Leiterseite ausgesetzt sind, ist höher als das in der Mitte. Eine sinnvolle Konfiguration von Äquipotentialringen kann die Verteilung des elektrischen Feldes auf der Leiterseite des Isolatorstrangs wirksam verbessern.
2. Wenn sowohl große als auch kleine Abstufungsringe konfiguriert sind, beträgt die maximale elektrische Feldstärke nahe der Leiterseite des Verbundisolators der Phase I etwa 290 V/mm, während die maximale elektrische Feldstärke auf der Turmseite weniger als 100 V/mm beträgt. Die maximale elektrische Feldstärke entsteht an der Außenfläche des großen Siebrings auf der Leiterseite und erreicht 1388 V/mm; Die maximale elektrische Feldstärke an der Oberfläche des turmseitigen Siebrings beträgt 445 V/mm.
3. Wenn sowohl große als auch kleine Abstufungsringe konfiguriert sind, beträgt die maximale elektrische Feldstärke nahe der Leiterseite des Verbundisolators der Phase V etwa 320 V/mm, während die maximale elektrische Feldstärke auf der Turmseite weniger als 30 V/mm beträgt. Die maximale elektrische Feldstärke entsteht an der Außenfläche des großen Siebrings auf der Leiterseite und erreicht 1626 V/mm; Die maximale elektrische Feldstärke an der turmseitigen Oberfläche des Steuerrings beträgt 55 V/mm. Die obige Konfiguration ist relativ sinnvoll und die elektrische Feldverteilung des Isolators ist relativ gleichmäßig. . 4. Aufgrund der Abschirmwirkung des Turms und des großen Koronarings auf der Turmseite ist die elektrische Feldstärke auf der Turmseite des Verbundisolators relativ gering und die elektrische Feldverteilung relativ gleichmäßig. Die Wirkung des kleinen Koronarings ist nicht offensichtlich. Daher muss der kleine Koronaring nicht auf der Turmseite installiert werden.