1. В далекопроводи с ултра-високо напрежение (UHV) изолаторите не само понасят големи механични натоварвания, но и трябва да отговарят на изискванията за електрическа якост; тяхната надеждност пряко влияе върху безопасната работа на електропровода. Освен това изолаторните струни трябва също да отговарят на изискванията за електромагнитна среда, включително тези, свързани с радиосмущения. При UHV предавателни линии разпределението на електрическото поле по протежение на изолаторния низ е неравномерно, със силно изкривяване на електрическото поле, особено близо до изолаторите от страната на проводника, където напрегнатостта на електрическото поле е относително висока. Това води до иницииране на корона и електролитна корозия в изолаторния низ, които често започват от изолаторите от страната на проводника-. Инсталирането на добре-проектирани коронни пръстени и екраниращи пръстени може ефективно да подобри разпределението на електрическото поле на изолаторния низ, осигурявайки анти-коронна защита.
По поръчка на Wuhan Line Power, държавната ключова лаборатория за електрическа изолация за енергийно оборудване в университета Xi'an Jiaotong проведе изчисления на три{0}}измерното разпределение на електрическото поле с краен елемент върху 1000kV AC прът-тип окачващ композитен изолатор.
Изчисленията използваха числени методи на крайни елементи и гранични елементи, като използваха мощен софтуер за анализ на крайни елементи и работни станции със стабилно твърдо моделиране, решения, анализ на данни и възможности за обработка за извършване на три{0}}измерни изчисления на потенциала на крайните елементи и разпределението на електрическото поле за 1000kV AC прът-тип окачващ композитен изолатор.
Числените методи за изчисляване на електрическото поле включват главно метода на крайните разлики, метода на крайните елементи, метода на симулация на заряда и метода на граничните елементи. Методът на крайните елементи е метод за числено решение на диференциални уравнения, първоначално използван за справяне със задачи на структурната механика. В средата на 60-те години методът на крайните елементи беше приложен за решаване на проблеми с електростатични, магнитни и токови полета със сложни граници в електротехниката.
2. Изчислителният модел се основава на чертежи на композитен изолатор тип окачване тип -променлив ток 1000kV и свързани параметри, предоставени от Wuhan Laine Transmission and Transformation Equipment Co., Ltd. Създаден е три-измерен солиден модел според действителните размери на 1000kV линейни кули, изолатори, проводници и фитинги, като се вземат предвид условията на земята и еквипотенциални пръстени.
1000kV променливотоков прътов-тип окачващ композитен изолатор използва кули с права-бокалообразна-форма. Страничните фази са окачени с помощта на единична -връзка I-структура тип, а средните фази използват единична-връзка V-структура тип. Дължината на изолационния низ е 9500 mm, а проводникът е LGJ-500/35 алуминиева жила със сърцевина с осем-разделена структура и разстояние между подпроводниците от 400 mm. Структурните размери и модел на всяка част са както следва.
Разпределение на електрическото поле
Изчислителен модел на 1000kV AC прътов окачващ композитен изолатор
3. Изводи
Въз основа на изчисленията на разпределението на потенциала и електрическото поле и изследването на конфигурацията на коронния пръстен за 1000kV AC прът-тип окачени композитни изолатори, се правят следните заключения:
1. Поради влиянието на кулите, проводниците, земята и условията на околната среда, разпределението на електрическото поле на 1000kV AC прът-тип окачени композитни изолационни струни е неравномерно. Изкривяването на електрическото поле е силно от страната на проводника, докато електрическото поле е относително ниско в средата и страните на кулата. Електрическото поле, изпитвано от полите на изолатора и въздуха от страната на проводника, е по-високо от това в средата. Разумна конфигурация на еквипотенциални пръстени може ефективно да подобри разпределението на електрическото поле от страната на проводника на изолаторния низ.
2. Когато са конфигурирани както големи, така и малки градиращи пръстени, максималната напрегнатост на електрическото поле в близост до страната на проводника на композитния изолатор на фаза I е приблизително 290 V/mm, докато максималната напрегнатост на електрическото поле от страната на кулата е по-малка от 100 V/mm. Максималната напрегнатост на електрическото поле се появява на външната повърхност на големия градиращ пръстен от страната на проводника, достигайки 1388 V/mm; максималната напрегнатост на електрическото поле на повърхността на градиращия пръстен от страната на кулата е 445 V/mm.
3. Когато са конфигурирани както големи, така и малки градиращи пръстени, максималната напрегнатост на електрическото поле в близост до страната на проводника на композитния изолатор на фаза V е приблизително 320 V/mm, докато максималната напрегнатост на електрическото поле от страната на кулата е по-малка от 30 V/mm. Максималната напрегнатост на електрическото поле се проявява на външната повърхност на големия градиращ пръстен от страната на проводника, достигайки 1626 V/mm; максималната напрегнатост на електрическото поле на повърхността на градиращия пръстен от страната на кулата е 55 V/mm. Горната конфигурация е относително разумна и разпределението на електрическото поле на изолатора е относително равномерно. 4. Поради екраниращия ефект на кулата и големия коронен пръстен от страната на кулата, силата на електрическото поле от страната на кулата на композитния изолатор е относително ниска и разпределението на електрическото поле е относително равномерно. Ефектът от малкия коронен пръстен не е очевиден. Следователно малкият коронен пръстен не е необходимо да се монтира от страната на кулата.