1. V prenosových vedeniach ultra-vysokého napätia (UHV) izolátory nielenže znášajú veľké mechanické zaťaženie, ale musia spĺňať aj požiadavky na elektrickú pevnosť; ich spoľahlivosť priamo ovplyvňuje bezpečnú prevádzku prenosového vedenia. Okrem toho musia izolačné reťazce spĺňať aj požiadavky na elektromagnetické prostredie, vrátane požiadaviek týkajúcich sa rádiového rušenia. V prenosových vedeniach UHV je rozloženie elektrického poľa pozdĺž izolačnej šnúry nerovnomerné, s výrazným skreslením elektrického poľa, najmä v blízkosti izolátorov na strane vodiča, kde je intenzita elektrického poľa relatívne vysoká. To spôsobuje, že iniciácia koróny a elektrolytická korózia v reťazci izolátorov často začína na izolátoroch na strane vodičov. Inštalácia dobre{8}}navrhnutých korónových krúžkov a tieniacich krúžkov môže účinne zlepšiť distribúciu elektrického poľa izolačnej šnúry a poskytnúť tak anti-korónovú ochranu.
Štátne kľúčové laboratórium pre elektrickú izoláciu energetických zariadení na univerzite Xi'an Jiaotong na objednávku spoločnosti Wuhan Line Power vykonalo výpočty trojrozmerného rozloženia elektrického poľa konečných prvkov na tyčovom{2}}závesnom kompozitnom izolátore 1000 kV striedavého prúdu.
Vo výpočtoch sa použili numerické metódy konečných prvkov a hraničných prvkov s využitím výkonného softvéru na analýzu konečných prvkov a pracovných staníc s robustným modelovaním pevných látok, riešením, analýzou údajov a spracovaním na vykonávanie trojrozmerných výpočtov potenciálu konečných prvkov a distribúcie elektrického poľa pre závesný kompozitný izolátor 1000 kV AC tyčového{2}}typu.
Numerické metódy na výpočet elektrického poľa zahŕňajú najmä metódu konečných rozdielov, metódu konečných prvkov, metódu simulácie náboja a metódu hraničných prvkov. Metóda konečných prvkov je numerická metóda riešenia diferenciálnych rovníc, pôvodne používaná na riešenie problémov štrukturálnej mechaniky. V polovici 60. rokov 20. storočia bola metóda konečných prvkov aplikovaná na riešenie problémov elektrostatického, magnetického a prúdového poľa so zložitými hranicami v elektrotechnike.
2. Výpočtový model je založený na nákresoch závesného kompozitného izolátora 1000 kV typu AC 1000 kV typu závesného kompozitného izolátora a súvisiacich parametroch poskytnutých spoločnosťou Wuhan Laine Transmission and Transformation Equipment Co., Ltd. Trojrozmerný pevný model bol vytvorený podľa skutočných rozmerov stožiarov vedenia 1 000 kV, izolátorov, vodičov a krúžkov s prihliadnutím na zemné potenciály a armatúry.
Závesný kompozitný izolátor 1000 kV AC tyčového-typu používa rovné-kalibrovité-veže. Bočné fázy sú pozastavené pomocou jedinej štruktúry typu-spojenia I-a stredné fázy používajú štruktúru typu jediného-spojenia typu V-. Dĺžka izolačnej šnúry je 9500 mm a vodič je z oceľového-jadrového hliníkového lanka LGJ-500/35{14}}s osem{15}}delenou štruktúrou a rozstupom medzi podvodičmi 400 mm. Konštrukčné rozmery a model každej časti sú nasledovné.
Distribúcia elektrického poľa
Výpočtový model 1000kV AC tyčového závesného kompozitného izolátora
3. Závery
Na základe výpočtov distribúcie potenciálu a elektrického poľa a štúdie konfigurácie korónového prstenca pre tyčové závesné kompozitné izolátory 1000 kV AC typu -vyvodili tieto závery:
1. V dôsledku vplyvu veží, vodičov, zeme a podmienok prostredia je rozloženie elektrického poľa 1000 kV AC tyčových{2}}závesných kompozitných izolačných reťazcov nerovnomerné. Skreslenie elektrického poľa je závažné na strane vodiča, zatiaľ čo elektrické pole je relatívne nízke na strednej strane a na strane veže. Elektrické pole, ktorému sú vystavené plášte izolátora a vzduch na strane vodiča, je vyššie ako v strede. Rozumná konfigurácia ekvipotenciálnych krúžkov môže účinne zlepšiť rozloženie elektrického poľa na strane vodičov izolačného reťazca.
2. Keď sú nakonfigurované veľké aj malé triediace kruhy, maximálna intenzita elektrického poľa v blízkosti strany vodiča kompozitného izolátora fázy I je približne 290 V/mm, zatiaľ čo maximálna intenzita elektrického poľa na strane veže je menšia ako 100 V/mm. Maximálna intenzita elektrického poľa sa vyskytuje na vonkajšom povrchu veľkého triediaceho krúžku na strane vodiča a dosahuje 1388 V/mm; maximálna intenzita elektrického poľa na povrchu triediaceho prstenca na strane veže je 445 V/mm.
3. Keď sú nakonfigurované veľké aj malé triediace kruhy, maximálna intenzita elektrického poľa v blízkosti strany vodiča kompozitného izolátora fázy V je približne 320 V/mm, zatiaľ čo maximálna intenzita elektrického poľa na strane veže je menšia ako 30 V/mm. Maximálna intenzita elektrického poľa sa vyskytuje na vonkajšom povrchu veľkého triediaceho krúžku na strane vodiča a dosahuje 1626 V/mm; maximálna intenzita elektrického poľa na povrchu triediaceho prstenca na strane veže je 55 V/mm. Vyššie uvedená konfigurácia je relatívne rozumná a distribúcia elektrického poľa izolátora je relatívne rovnomerná. 4. V dôsledku tieniaceho efektu veže a veľkého korónového prstenca na strane veže je intenzita elektrického poľa na strane veže kompozitného izolátora relatívne nízka a distribúcia elektrického poľa je relatívne rovnomerná. Účinok malého korónového prstenca nie je zrejmý. Malý korónový prstenec preto nie je potrebné inštalovať na stranu veže.