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第27卷/2007年第5期
湖南电力
研究与试验
支柱绝缘子表面电场分布特性研究
陈泓冰
(湖南省长沙电业局,湖南长沙410015
摘要:为研究支柱绝缭子表面电场分布特性,经理论分析建立其有限元计算模型,获
得了工程设计中所关心部位的电场强度分布。计算了3种典型支柱绝缘子理想情况下表
面电场强度分布,并与增爬裙计算结果进行比較分析,结果表明,绝缘子两端电场强度较
大,中间部位较低;增爬裙对其电场强度分布的改善没有明显的作用,电カ线走向发生一
定改变。
关键词:支柱绝缘子;有限元;增爬裙;电场强度
中图分类号:TM216文献标识码:A文章编号:1008-0198(2007)05-0017-05
Research on external electric field distribution of post insulator
CHEN Hong-b
(Hunan Changsha Electric Power Bureau, Changsha 410015, China)
Abstract To study the external electric field distribution of post insulator, a finite element method calculation model
was established by theoretical analysis to obtain the external electric field intensity relevant to engineering design
Finally the electric field distributions in three typical types of post insulators were calculated and compared to those
with creepage extender. The results indicated that the higher electric field intensity was distributed on both sides of
post insulators and the lower in the middle part. Creepage extender didnt obviously improve the electric field
distribution and electric fluxlines have altered to a certain extent
Key words: post insulator; finite element method; creepage extender; electric field intensity
由式(2)无旋场电场强度E,引入电标量位
引言
得
近几年来,由于高压支柱瓷绝缘子的设计、制
E
(4)
造质量、安装和运行检修等原因,导致电力系统频
另有欧姆定律的微分向量形式
繁发生支柱绝缘子断裂和污闪严重事故,其绝缘结
方=aE
(5
构设计成为生产、设计中的重点和难点之一(~]。因
由(3)~(5)式得
此,深入研究支柱绝缘子表面电场特性非常有必要。
?(oV)=0
(6)
写成偏微分形式为:
2直流电场基本理论及有限元求解
o(E)-+〔o(E)ー)=0(7)
该方程即导电媒质中恒定电场的主导方程,将
相关的麦克斯韦方程的微分形式为:
(1)电导率表示为o(E),说明该方程的电导率是电场强
度的非线性函数
V×E=0
公式(7)的能量范函为:
式(1)取散度得
geld:
即电流密度J无散度。
收稱日期:2006-05-21
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式中5为第1类边界,。为电位初始值,V为积分
空间
支柱绝缘子电场特性分析
3.1实际模型
根据实验所分组别,仿真计算的模型也分为3
组:10片等径伞模型,参考型号ZSW3-35/4-2;4
对大小伞模型,参考型号ZSW1-35/4;5片等径伞
模型,参考型号ZS-35/6L。图1~3中的(a)图分
别为3组支柱绝缘子的实物模型图。考虑到模型对
称性,只需在二维的空间中对其电场进行研究,就
a)体複型
线
可以表征整个三维空间的电场分布情况。同理,由
于所得到的截面也具有对称性,可在二维区域内对
图35片等径伞支柱绝缘子模型和线模型
绝缘子进行1/2场建模,如图1~3中的(b)图所示。3.2支柱绝缘子电场有限元模型
文中分析的3组支柱绝缘子的FEA模型及剖分
图分别如图4~6所示。模型选用 PLANE121单元,
10片等径伞支柱绝缘子结构高度为445mm,上下
金属附件的高分别为45mm和40mm;4对大小伞
支柱绝缘子结构高度为434mm,上下金属附件的高
分别为44mm和60mm;5片等径伞支柱绝缘子
(a)体型
(b)线模型
图110片等径伞支柱绝缘子模型及线模型
a)型
(b)部分因
图410伞支柱绝缘子表面电场有限元模型
(a)体型
b)模型
图24对大小伞支柱绝缘子模型和线模型
图54对大小伞支柱绝子表面电场有限元模型