如果復(fù)合絕緣子變質(zhì)，則容易引起火花，跳閘，傳輸線脆性斷裂等，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。究了鞘與芯軸之間的碳化通道。限元法用于計(jì)算和分析復(fù)合絕緣碳化桿芯周?chē)碾妶?chǎng)。立絕緣仿真模型。實(shí)驗(yàn)室條件下，測(cè)量鞘管和心軸之間碳化通道的電場(chǎng)分布。真結(jié)果基本相同，驗(yàn)證了理論計(jì)算的準(zhǔn)確性。

　　果表明，碳化通道扭曲了絕緣子鏈電場(chǎng)的空間分布，通道越靠近高壓端，畸變?cè)矫黠@。化通道穿過(guò)的絕緣裙的電場(chǎng)值增加。著中國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展，復(fù)合絕緣子已廣泛應(yīng)用于輸電線路和變電站。復(fù)合絕緣子長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)時(shí)，由于工作環(huán)境的變化，復(fù)合絕緣子會(huì)在不同程度上退化，例如，絕緣子裙邊損壞，棚棚老化，絕緣子被冰覆蓋，電纜絕緣子的連接被燒焦并絕緣。光燈等[1-4]?；瘜?duì)輸配電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成巨大威脅。
　　了及時(shí)發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子的隱患，避免突發(fā)事故并提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，有必要對(duì)復(fù)合絕緣子的退化進(jìn)行分類(lèi)并準(zhǔn)確判斷其性能?；潭龋源_定復(fù)合絕緣子的劣化程度。形有多大，避免或減少了由復(fù)合絕緣子的劣化引起的損耗[5-10]。此，進(jìn)一步研究復(fù)合絕緣子的劣化具有重要意義。年來(lái)，許多研究人員對(duì)復(fù)合絕緣退化和退化檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究。[11]中，ANSYS用于構(gòu)建一個(gè)500 kV AC線路隔離器的模型，以及在心軸表面存在氣隙時(shí)的電場(chǎng)分布。

　　

　　果表明，間隙處的畸變場(chǎng)強(qiáng)度不足以引起局部放電。是，當(dāng)濕氣進(jìn)入氣隙時(shí)，可能會(huì)發(fā)生局部放電。[12]中，結(jié)合模擬和實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：沿鏈的電場(chǎng)分布特性是否可用于確定瓷懸鏈?zhǔn)欠癜踊慕^緣體。獻(xiàn)[13]提出了一種改進(jìn)的水?dāng)U散測(cè)試方法，作為檢測(cè)絕緣體缺陷的方法。[14]中，紅外熱像溫度監(jiān)測(cè)方法和熱激電流（TSC）檢測(cè)方法被用于檢測(cè)復(fù)合絕緣材料的老化，結(jié)論是該檢測(cè)方法具有效率和一定的優(yōu)勢(shì)。[15-16]中給出了一種基于電場(chǎng)測(cè)量方法和高頻實(shí)驗(yàn)方法的復(fù)合絕緣子隱蔽缺陷的確定方法，電場(chǎng)檢測(cè)方法的靈敏度和探究了在工廠中試驗(yàn)堅(jiān)硬的新型絕緣子的必要性。而言之，研究人員先前的工作主要集中在尋找檢測(cè)退化的方法以及絕緣缺陷對(duì)沿鏈的電場(chǎng)分布的影響，但很少有人研究復(fù)合絕緣材料和護(hù)套之間的碳化通道。合絕緣芯棒和護(hù)套之間的粘結(jié)界面穿透絕緣體的兩端，并且是內(nèi)部絕緣體的組成部分。芯棒，硅橡膠包裹物和兩者的界面處，由于材料不良，密封性差和電場(chǎng)強(qiáng)度高，很可能會(huì)發(fā)生局部放電。電產(chǎn)生臭氧（O3），臭氧與空氣和水中的氮（N2）之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生硝酸，硝酸引起化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致形成芯軸上的碳化導(dǎo)電通道。外，局部高場(chǎng)強(qiáng)的長(zhǎng)期影響將導(dǎo)致絕緣子護(hù)套，芯棒和金屬增強(qiáng)材料的局部放電，這反過(guò)來(lái)又會(huì)降低絕緣子的性能。離器會(huì)斷斷續(xù)續(xù)，影響傳輸線的安全。本文中，我們分析了這種退化對(duì)絕緣子沿鏈的電場(chǎng)分布的影響，并使用COMSOL軟件和絕緣子的電場(chǎng)對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行了仿真。有碳化通道的絕緣是在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)量的。復(fù)合FXB2-110 / 100絕緣材料為研究對(duì)象，絕緣裙邊的數(shù)量為20，并在電路線上并排懸掛。110 kV復(fù)合絕緣的結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1，絕緣模型是通用模型，表中的符號(hào)表示：F表示復(fù)合材料，X表示懸架，B表示彎曲損傷，W表示彎曲損傷雨傘尺寸（防污），無(wú)雨傘，對(duì)于110 kV為110，對(duì)于100 kN為100。

　　電線路的絕緣子鏈，鐵塔和分隔導(dǎo)體由三維開(kāi)放場(chǎng)問(wèn)題組成。傳統(tǒng)的二維和三維場(chǎng)模擬研究中，忽略了諸如鐵塔和電線等因素的影響，并且通常將軸對(duì)稱(chēng)場(chǎng)用于模擬計(jì)算。而，隨著電壓水平的增加，諸如匝和線之類(lèi)的不對(duì)稱(chēng)因素對(duì)絕緣子鏈的表面電勢(shì)和電場(chǎng)分布的影響變得越來(lái)越明顯。此，使用COMSOL軟件構(gòu)建了一個(gè)三維電場(chǎng)計(jì)算模型，其中考慮了鐵塔，分開(kāi)的電纜，連接配件和大地等因素。體模擬計(jì)算模型和惡化模型在圖2中示出。1.模型中材料的相對(duì)介電常數(shù)如表2所示。中鐵的介電常數(shù)為無(wú)窮大，為便于計(jì)算，假定值為1×1010。模擬計(jì)算中，將電線和絕緣體的高壓端連接的電位設(shè)置為89.8 kV 110 kV傳輸線的相電壓的峰值，并將該電位地面，塔架和塔架側(cè)配件設(shè)置為0，以確保在拆分網(wǎng)絡(luò)時(shí)精確計(jì)算。圖2所示，示出了在絕緣芯棒和傘裙套之間的界面處的碳化通道的電場(chǎng)分布云型?；ǖ涝诟邏憾烁浇⒋┻^(guò)兩個(gè)機(jī)庫(kù)?；ǖ滥M模型是圓柱形的，直徑為1 mm，長(zhǎng)度為100 mm（長(zhǎng)通道）。場(chǎng)分布云圖顯示，通道兩端的局部場(chǎng)強(qiáng)要大得多。3示出了在絕緣子列的不同位置處的碳化通道的電場(chǎng)的分布圖。緣子列的碳化通道位于高壓端（如圖2所示），另一個(gè)絕緣子列的碳化通道位于絕緣子的中間。了便于數(shù)據(jù)比較和分析，圖中還示出了完整絕緣子的電場(chǎng)分布圖，所有絕緣子的電場(chǎng)測(cè)量位置相同，測(cè)量線位于距中心軸25毫米處。據(jù)圖3所示的電場(chǎng)測(cè)量結(jié)果，絕緣子和在膠結(jié)表面上具有碳化通道的絕緣子沿導(dǎo)線的電場(chǎng)分布相同：場(chǎng)強(qiáng)分布極不均勻，局部磁場(chǎng)強(qiáng)度集中在高壓端附近，沿著導(dǎo)線到達(dá)絕緣子的中間。壓側(cè)附近的電場(chǎng)值迅速減小，電場(chǎng)強(qiáng)度略有增加，曲線在尾部略微倒置，電場(chǎng)在碳化通道的水平處變形，而電場(chǎng)的值在低壓區(qū)附近。個(gè)通道增加到與完整絕緣相同的位置。化通道更靠近高壓端的局部場(chǎng)達(dá)到180 kV / m，比同一位置的完整絕緣高80％?；ǖ赖碾妶?chǎng)距離高壓端（絕緣子串的中部）更遠(yuǎn)。完整絕緣相比，變形非常低，變形僅約為5％?；ǖ赖拇嬖诘韧趯?dǎo)體引入靜電場(chǎng)，碳化通道的介電常數(shù)和相對(duì)電導(dǎo)率遠(yuǎn)大于前兩種電介質(zhì)相對(duì)于硅橡膠和硅橡膠的兩個(gè)物理參數(shù)。玻璃卡盤(pán)。據(jù)電磁場(chǎng)工程原理：靜電場(chǎng)中存在導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體等效于等電位體，導(dǎo)體表面為等電位面，導(dǎo)體周?chē)碾妶?chǎng)線垂直因此，在導(dǎo)體表面上出現(xiàn)的電場(chǎng)線出現(xiàn)在通道的末端。集，即電場(chǎng)強(qiáng)度的現(xiàn)象。而，沿著鏈的電場(chǎng)的值離高壓端越遠(yuǎn)，碳化通道的準(zhǔn)電場(chǎng)相對(duì)于高壓端的畸變和遠(yuǎn)處電場(chǎng)的畸變就越大。比高壓端是弱的。4顯示了兩種具有不同碳化通道長(zhǎng)度的絕緣子模型，這些通道位于絕緣子鏈的中間，圖4中的線表示電場(chǎng)。

　　碳化通道和長(zhǎng)碳化通道。圖的曲線是計(jì)算電場(chǎng)時(shí)所走的線的位置。圖5中示出了針對(duì)不同長(zhǎng)度的碳化通道的局部電場(chǎng)模擬計(jì)算的結(jié)果。5.碳化通道模擬模型是圓柱形的，直徑為1 mm，短通道長(zhǎng)度為40 mm，通道長(zhǎng)度為100 mm。前的計(jì)算表明，碳化通道的存在會(huì)增加通道附近的電場(chǎng)值。5所示的電場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果比較了碳化通道的長(zhǎng)度對(duì)電場(chǎng)畸變的影響。以看出，當(dāng)絕緣鏈中沒(méi)有碳化通道時(shí)，電場(chǎng)沿著鏈的分布曲線非常平滑，并且碳化通道的存在大大扭曲了分布。電場(chǎng)。論碳化通道長(zhǎng)還是短，碳化通道附近的電場(chǎng)值相對(duì)于完整的絕緣體都會(huì)有很大的波動(dòng)，并且電場(chǎng)的分布曲線會(huì)變得高低。絕緣體完好無(wú)損的情況下，電場(chǎng)穿過(guò)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)迅速減小到最小，并在結(jié)構(gòu)磨損后突然增加。圖中所示的電場(chǎng)分布曲線中，人群中的電場(chǎng)值均小于5 kV / m。絕緣子列中有碳化通道的情況下，在集束中的電場(chǎng)值大于在完整的絕緣物中的電場(chǎng)值。
　　5中的曲線表明，與短碳化通道相鄰的上下兩個(gè)盆地中的電場(chǎng)值約為10 kV / m，長(zhǎng)碳化通道交叉的兩個(gè)棚屋的電場(chǎng)值為。場(chǎng)為20 kV / m或更高。以看出，碳化通道的存在不僅增加了人群上方和下方的空氣中的電場(chǎng)值，而且還增加了硅橡膠棚中的電場(chǎng)值。橡膠復(fù)合絕緣子電場(chǎng)測(cè)試主要由單相（0至400 V）交流穩(wěn)壓器，單相升壓變壓器，電場(chǎng)測(cè)試控制臺(tái)，帶有GDC100光纖傳感器和單相交流分壓器。（1000：1的分壓比），DS1102數(shù)字示波器，數(shù)字萬(wàn)用表，絕緣棒和絕緣接地棒。文中使用的電場(chǎng)測(cè)試傳感器是撲克纖維傳感器，它利用特殊的電光晶體的折射率隨施加的電場(chǎng)而變化的特性制造。試原理如圖6所示，由電光晶體和成對(duì)的光學(xué)器件組裝而成。電場(chǎng)強(qiáng)度或施加在晶體上的電壓發(fā)生變化時(shí)，沿著光纖驅(qū)動(dòng)和發(fā)射的光的功率也會(huì)發(fā)生變化，因此可以用來(lái)測(cè)量空間電場(chǎng)強(qiáng)度或空間強(qiáng)度。加電壓。7顯示了一個(gè)用于測(cè)試地點(diǎn)的撲克光纖傳感器，可以看到在傳感器的末端有兩個(gè)探針，兩個(gè)探針之間的距離約為10 mm。探頭所在的空間中存在電場(chǎng)時(shí)，兩端的兩個(gè)探頭將具有電位差。用傳感器末端的兩個(gè)探針之間的電勢(shì)差將電壓施加到晶體上。個(gè)探頭之間的電容僅為5 pF，對(duì)電場(chǎng)影響很小。試原理：將光纖電場(chǎng)測(cè)試儀探頭安裝在絕緣棒頂部靠近隔離器的位置，使用電場(chǎng)控制臺(tái)調(diào)整電場(chǎng)測(cè)試儀探頭的位置并使用調(diào)壓器將升壓變壓器電壓提高到絕緣體電阻電壓。應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)字萬(wàn)用表的刻度盤(pán)或由分壓器連接的單相穩(wěn)壓器讀取施加的測(cè)試電壓，而光纖電場(chǎng)測(cè)試儀的輸出電壓則由探頭讀取。錄數(shù)字示波器和硅樹(shù)脂復(fù)合絕緣的位置。錄電場(chǎng)并記錄其測(cè)量值。8是用于復(fù)合硅橡膠絕緣子的電場(chǎng)測(cè)試裝置的接線圖。了模擬絕緣子中心桿和護(hù)套之間的碳化通道，在實(shí)驗(yàn)室中人工制作了絕緣樣品，即，制作了約1 mm的細(xì)線。過(guò)了幾間棚屋的根部。試了碳化通道沿絕緣子不同位置沿鏈的電場(chǎng)分布特性。9顯示了帶有碳化通道的人工絕緣的模型。了驗(yàn)證模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性，制造了兩種不同的人工模擬碳化通道的隔熱模型。了便于均勻表達(dá)，復(fù)合絕緣材料的傘裙從高壓側(cè)到低壓側(cè)依次編號(hào)，如圖1（b）所示。中，兩組絕緣子的碳化通道長(zhǎng)度相同，不同之處在于，第一組模型的碳化通道在其高壓端進(jìn)入2?3號(hào)舵鞘。溫; 10號(hào)雨傘裙，如圖10所示，電纜在穿透碳化通道的絕緣晶片附近選擇了七個(gè)測(cè)量位置（A，B，C，D，E，F(xiàn)，G）電場(chǎng)強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)兩組絕緣樣品測(cè)量了幾個(gè)電場(chǎng)值。個(gè)設(shè)備的測(cè)量點(diǎn)的電場(chǎng)值對(duì)應(yīng)于3次測(cè)量的平均值。
　　場(chǎng)測(cè)試的目的是驗(yàn)證仿真計(jì)算的準(zhǔn)確性：每次絕緣子每次加壓到30 kV時(shí)。圖11和圖12中示出了在模型的測(cè)量點(diǎn)的位置處和在正常絕緣體的測(cè)量點(diǎn)的相同位置處的電場(chǎng)的電場(chǎng)比較結(jié)果。場(chǎng)在周?chē)臻g中的分布，增加了通道附近的電場(chǎng)強(qiáng)度。化通道越靠近高壓端，電場(chǎng)的畸變?cè)酱螅喔邏憾说木嚯x越小，電場(chǎng)的畸變程度越低。著正常絕緣線的電場(chǎng)曲線是平滑的。絕緣芯的棒具有碳化通道時(shí)，靠近它的電場(chǎng)強(qiáng)度小于正常值。是，碳化通道頂部和底部的電場(chǎng)強(qiáng)度大于正常值。此，該結(jié)論可作為評(píng)估或檢測(cè)絕緣體碳化通道的依據(jù)。碳化通道進(jìn)入復(fù)合絕緣體的人群時(shí)，橫桿中的電場(chǎng)值也會(huì)增加。
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