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1、哈尔滨理工大学学士学位论文220KV绝缘子防雷防污闪及电场分析摘要近年来绝缘子技术发展很快，特别是以有机材料的复合绝缘子问世以来，由于它突出的耐污闪性能以及重量轻易维护等一系列优点，获得迅速发展。输电线路的绝缘子都是并联运行的，任何一串绝缘子出问题都会造成输电线路故障，甚至会造成长时间停电，对电力系统的安全运行以及人们的日常生活造成很大危害。因此，对绝缘子的研究和分析非常重要。本文主要分析了高压绝缘子的防雷防污闪及电场，首先阐述了绝缘子的分类。接着又对绝缘子的雷击闪络进行了分析讨论，当避雷线上落雷后雷电流沿避雷线流入杆塔，由于杆塔的接地电阻不够小，使得塔顶电位抬高，当此电位达到一定数值时就会使
2、线路绝缘发生反击，造成绝缘子串闪络。对如何防止绝缘子的雷闪提出了相应措施。然后又分析了绝缘子污闪问题的机理及预防措施，绝缘子污闪主要包括：绝缘子表面的积污、绝缘子表面的湿润、局部放电的产生及局部电弧发展完成闪络四个阶段。第四章则在不同情况下对高压绝缘子进行了电场分析，得到相应的电位图、电场图，并作具体分析。关键词绝缘子；雷电闪络；污闪；电场分析220kV insulator lightning flash Pollution Flashover and the electric field analysisAbstract Insulator technology in recent year
3、s has developed rapidly, especially since the advent of composite insulators of organic materials, due to the prominent stain flash performance and light weight, easy maintenance and other advantages of rapid development. Transmission line insulators are operating in parallel, any string of insulato
4、r problems are caused by a transmission line fault, and may even cause an extended power outage, caused great harm to the safe operation of the power system, as well as peoples daily lives. Therefore, research and analysis of the insulator is very important.This paper mainly analyzes the high voltag
5、e insulator Mine Pollution Flashover electric field, the first introduced types and uses of the insulators. Then he introduced the lightning flashover of insulators, when lightning online is doing and the lightning current along the grounding wire into the tower, the tower potential to raise the tow
6、er grounding resistance is not enough, when this potential reaches a certain value will make the line insulation to fight back, causing flashover of insulator strings. Corresponding measures on how to prevent the insulator flash of thunder. Then the problem of insulator contamination flashover mecha
7、nism and preventive measures, the insulator pollution flashover include: of the contamination of the insulator surface, the wetting of the insulator surface, the generation of partial discharge and the development of the local arc to complete the four stages of flashover. Chapter in different situat
8、ions under high-voltage insulator electric field analysis, the corresponding potential map, the electric field map, and for specific analysis.Keywords Insulator; lightning flashover; pollution flashover; electric field analysis不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- III -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 绝缘子的分类11.3 绝缘
9、子制造和使用技术及当今热点21.4 本论文的工作3第2 章 绝缘子雷击闪络42.1 220kV绝缘子技术标准42.2 雷击闪络概述52.3 故障简述与分析62.3.1 220kV丰金线瓷绝缘子掉串62.3.2 220kV万文1线瓷绝缘子掉串72.4 雷电污闪的机理82.5 防止绝缘子发生雷击闪络的措施92.6 本章小结9第3章 绝缘子污秽闪络113.1 污闪事故的危害113.2 绝缘子污闪的机理133.2.1 绝缘子表面的积污133.2.2 绝缘子表面的湿润143.2.3 局部放电的产生153.2.4 局部电弧发展完成闪络153.3 绝缘子防污闪措施163.3.1 防污型绝缘子173.3.2
10、调爬183.3.3 清扫和水冲洗183.3.4 半导体釉183.3.5 憎水性涂料193.4 本章小结20第4章 220kV绝缘子电场分析214.1 合成绝缘子的应用及特点214.2 220kV棒形悬式合成绝缘子的模型简图214.3 220kV棒形悬式合成绝缘子的计算分析224.3.1 模型建立224.3.2 网格剖分224.3.3 求解234.3.4 后处理244.4 污秽空气及潮湿空气时其电场分析264.4.1 污秽空气时电场分析264.4.2 潮湿空气时电场分析284.5 雷电时电场分析304.6 结果分析374.7 本章小结37结论38致谢39参考文献40附录 42- V -第1章 绪
11、论1.1 课题背景电能的出现和广泛应用彻底改变了人类的生产和生活状态,试想如果没有电,当今世界将是什么景象。在对20世纪人类最伟大发明的评选中，电力系统独占鳌头，此评选结果客观地反映了电能对促进生产力发展和提升人类文明做出的突出贡献。电能的输送主要通过架空电线路，绝缘子是架空输电线路的重要组成部分。传输电能的导线处于高电位。杆塔处于地电位，绝缘子的作用一方面使导线和杆塔在电气上绝缘，另一方面使导线和杆塔在机械上相连，绝缘子要承受导线自重及导线的风载、覆冰等各种机械力的作用。这些作用力通过绝缘子传递给杆塔，杆塔还要承受绝缘子自身的重力。绝缘子要同时满足电气性能和机械性能两方面的要求。在电气性能方
12、面，绝缘子除了承受长期工作电压外，还要承受暂态的操作过电压和雷电过电压的作用，要求绝缘子应能承受这些电压的作用，不发生绝缘击穿，不发生沿面闪络，更不能造成损坏。在机械性能方面，要求绝缘子在长期的机械载荷作用下能稳定可靠地工作，同时要求对飓风和地震也要有较好的承受能力。对绝缘子除了电气性能和机械性能方面的要求外，还要求绝缘子有较好的耐候性能和抗老化能力。要求绝缘子能抵御雨雪冰霜、风吹热晒，在各种恶劣气象条件下都能稳定可靠地工作，并且应有几十年的使用寿命。1.2 绝缘子的分类用于架空线路的绝缘子称做线路绝缘子，在电站用于支持母线或隔离刀闸的绝缘子称做电站支柱绝缘子。套管的作用是使用器设备内部的带电
13、端子和外部系统相连或者是使室内的带电端子和室外系统相连。根据用途的不同，线路绝缘子又可细分为几种不同的类型。在杆塔上用于悬挂架空导线的线路绝缘子称做悬式绝缘子。在线路的始末端，线路转弯处以及其他部位，需要承受导线张力的绝缘子称做耐张绝缘子。悬式绝缘子和耐张绝缘子都是固定在与塔柱相连的塔臂上，它们的结构和形状可能一样，差别仅是悬挂方式和作用不同。按采用的绝缘材料划分，绝缘子可分为电瓷和玻璃以及复合绝缘子三大类。复合绝缘子又名合成绝缘子，也称为有机绝缘子或非瓷绝缘子。电瓷和玻璃绝缘子由无机材料制作。半导体釉绝缘子是一种特殊形式的电瓷绝缘子，它是在普通电瓷绝缘子表面涂一层半导体釉，主要用于污秽地区。
14、按绝缘子的具体结构划分，可分为线路绝缘子和电站绝缘子两大类。线路绝缘子分为悬式绝缘子、针式绝缘子、横担绝缘子等几类，悬式绝缘子又分为盘形悬式绝缘子和棒形悬式绝缘子。电站绝缘子可分为支柱绝缘子、瓷套和套管等几类。1.3 绝缘子制造和使用技术及当今热点电瓷绝缘子的应用已有100多年的历史，玻璃绝缘子的应用虽比电磁绝缘子短，但也称得上历史悠久，复合绝缘子应用的历史不长，但挂网运行的时间也有30年。可以认为，绝缘子的制造和使用技术相对比较成熟，但仍在不断更新和发展。电瓷和玻璃绝缘子的外形结构百年来没有发生革命性的变化，但是对材料、工艺、结构的改进始终没有停止，处于不断进步中，突出表现在以下几方面：1.
15、随着输电电压等级的提高，对单片绝缘子机电破坏负荷的要求越来越高，目前已能制造出机电破坏负荷为300kN,400kN,500kN甚至800kN的电瓷绝缘子。2.由于制造工艺和材料的改进，玻璃绝缘子的自爆率已大幅度下降，这对提高绝缘子的可靠性意义更大。3.绝缘子制型的改进是永恒的课题，绝缘子的形状是有地区适用性的，不可能找出一种形状的绝缘子在世界各地的使用效果都是最好的。4.采用等径压工艺产生的电瓷绝缘子强度提高很大，并在对大尺寸支柱绝缘子和瓷套制造方面，该工艺有逐步取代普通湿法生产工艺的趋向。复合绝缘子的生产技术发展很快，针对使用中出现的问题，在工艺、材料、结构方面都在研究和改进中，研究的热点问题主要有以下几方面：1.硅橡胶材料配方和生产工艺的改进，使硅橡胶材料有更好的耐电损耗和耐老化性能。2.研究硅橡胶材料特有的憎水迁移特性和憎水性的暂时消失和恢复特性，这是复合绝缘子具有优异耐污闪能力的主要原因。从机理上研究具有上述特性的原因，并从材料的配方上强化该特性。3.在金属接头和芯棒制造两方面提高复合绝缘子的机电破坏强度，我国已能制造出机电破坏负荷为300kN的复合绝缘子，能满足750kV交流输电和500kV直流输电工程的需要。4.研究人
