《複合絕緣子在強風下的傘裙動態及斷裂機理研究》是依託清華大學，由關志成擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複合絕緣子在強風下的傘裙動態及斷裂機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：關志成
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
複合絕緣子是超/特高壓輸電線路的核心部件之一，其長期運行的可靠性是電網安全運營的關鍵。複合絕緣子耐污性能奠定了其在西北電網外絕緣中的主導地位。近年來由於輸電走廊的制約，高壓輸電線路必經多個風區和風口，此情況對普通複合絕緣子的長期可靠運行形成嚴峻挑戰。電網運行數據顯示，在部分強風地區已經出現大規模的絕緣子傘裙斷裂故障。該問題產生的原因是，傘裙在強風的流體激振下，發生傘裙大幅度擺動問題，進一步導致傘裙根部承受循環應力作用，最終造成複合絕緣子傘裙斷裂故障。本課題重點研究傘裙表面裂紋的產生對電氣特性影響、傘裙結構的流體激振機理、強風下絕緣子傘裙斷裂理論以及複合絕緣子結構的抗風機理。旨在形成強風下複合絕緣子傘裙斷裂的理論體系，得出抑制傘裙擺動的結構參數控制理論，為強風區複合絕緣子設計、選型奠定理論基礎。
結題摘要
隨著西電東送的發展戰略的實行，高壓輸電線路經過多個風區和風口，複合絕緣子傘裙在強風的流體激振下，發生大幅度擺動問題，進一步導致傘裙根部承受循環應力作用，最終造成複合絕緣子傘裙斷裂故障。目前電網運行數據顯示，在部分強風地區已經出現大規模的絕緣子傘裙斷裂故障。 本課題重點研究傘裙表面裂紋的產生對電氣特性影響、傘裙結構的流體激振機理、強風下絕緣子傘裙斷裂理論以及複合絕緣子結構的抗風機理。 電氣實驗表明高場強區的傘裙根部微裂紋會導致放電問題。染污放電實驗表明閃絡電弧可以穿越貫穿性裂紋，單支絕緣子爬距損失最高達20.4%。 風洞實驗研究表明，複合絕緣子傘裙結構在相對較低風速下會發生穩定的渦激振動，在相對較高的風速下會發生劇烈的流激擺動或嚴重形變。在渦激振動的風速區段內，絕緣子傘裙邊緣部位的振動幅值較低且持續穩定，振動頻率及渦脫頻率鎖定在傘裙固有頻率附近。 通過有限元模態分析，得到傘裙的具體結構參數與固有頻率相關性，確立抗風型複合絕緣子局部結構設計的參數範圍，得到複合絕緣子抗風設計原則。據此，項目組完成了2個型號抗風型750kV複合絕緣子設計。4支實驗樣品的大傘裙固有頻率、抗風性能均達到設計目標，試驗結果證明了設計理論的可靠性。目前，抗風型750kV複合絕緣子已在設計風速39m/s～42m/s輸電線路安全運行滿一年。
