1. Nelle linee di trasmissione ad altissima-tensione (UHV), gli isolanti non solo sopportano carichi meccanici pesanti ma devono anche soddisfare i requisiti di resistenza elettrica; la loro affidabilità influisce direttamente sul funzionamento sicuro della linea di trasmissione. Inoltre, le stringhe isolanti devono soddisfare anche i requisiti ambientali elettromagnetici, compresi quelli relativi alle interferenze radio. Nelle linee di trasmissione UHV, la distribuzione del campo elettrico lungo la stringa isolante non è uniforme, con grave distorsione del campo elettrico, in particolare vicino agli isolanti lato conduttore- dove l'intensità del campo elettrico è relativamente elevata. Ciò fa sì che l'innesco dell'effetto corona e la corrosione elettrolitica nella stringa isolante inizino spesso dagli isolanti lato conduttore-. L'installazione di anelli corona e anelli di schermatura ben-progettati può migliorare efficacemente la distribuzione del campo elettrico della stringa isolante, fornendo protezione anti-corona.
Commissionato da Wuhan Line Power, il State Key Laboratory of Electrical Insulation for Power Equipment presso l'Università di Xi'an Jiaotong ha condotto calcoli della distribuzione del campo elettrico tridimensionale degli elementi finiti su un isolante composito a sospensione di tipo asta da 1000 kV CA-.
I calcoli hanno utilizzato metodi numerici agli elementi finiti e agli elementi al contorno, utilizzando potenti software di analisi degli elementi finiti e workstation con solide funzionalità di modellazione solida, soluzioni, analisi dei dati ed elaborazione per eseguire calcoli del potenziale tridimensionale degli elementi finiti e della distribuzione del campo elettrico per un isolante composito a sospensione di tipo asta da 1000 kV CA-.
I metodi numerici per il calcolo del campo elettrico includono principalmente il metodo delle differenze finite, il metodo degli elementi finiti, il metodo di simulazione della carica e il metodo degli elementi al contorno. Il metodo degli elementi finiti è un metodo di soluzione numerica per equazioni differenziali, inizialmente utilizzato per gestire problemi di meccanica strutturale. A metà degli anni '60, il metodo degli elementi finiti fu applicato per risolvere problemi di campo elettrostatico, magnetico e di corrente con confini complessi nell'ingegneria elettrica.
2. Il modello di calcolo si basa sui disegni dell'isolante composito a sospensione di tipo asta da 1000 kV CA- e sui relativi parametri forniti da Wuhan Laine Transmission and Transformation Equipment Co., Ltd. È stato creato un modello solido tridimensionale- in base alle dimensioni effettive dei tralicci, degli isolatori, dei conduttori e dei raccordi della linea da 1000 kV, tenendo conto delle condizioni del terreno e degli anelli equipotenziali.
L'isolante composito a sospensione a barra-CA da 1000 kV utilizza torri a forma di calice-a linea retta. Le fasi laterali vengono sospese utilizzando una struttura di tipo-connessione I-singola, mentre le fasi centrali utilizzano una struttura di tipo-connessione V-singola. La lunghezza della corda isolante è di 9500 mm e il conduttore è un filo intrecciato in alluminio con anima in acciaio LGJ-500/35-con una struttura divisa in otto-e una spaziatura dei sottoconduttori di 400 mm. Le dimensioni strutturali e il modello di ciascuna parte sono i seguenti.
Distribuzione del campo elettrico
Modello di calcolo dell'isolante composito con sospensione ad asta CA da 1000 kV
3. Conclusioni
Sulla base dei calcoli della distribuzione del potenziale e del campo elettrico e dello studio della configurazione dell'anello corona per isolatori compositi a sospensione di tipo asta-CA da 1000 kV, si traggono le seguenti conclusioni:
1. A causa dell'influenza di torri, conduttori, terreno e condizioni ambientali, la distribuzione del campo elettrico delle stringhe isolanti composite con sospensione a barra-CA da 1000 kV CA non è uniforme. La distorsione del campo elettrico è grave sul lato conduttore, mentre il campo elettrico è relativamente basso al centro e sui lati della torre. Il campo elettrico sperimentato dai mantelli isolanti e dall'aria sul lato conduttore è maggiore di quello al centro. Una configurazione ragionevole di anelli equipotenziali può migliorare efficacemente la distribuzione del campo elettrico sul lato conduttore della stringa isolante.
2. Quando sono configurati anelli di classificazione sia grandi che piccoli, l'intensità massima del campo elettrico vicino al lato conduttore dell'isolante composito della fase I è di circa 290 V/mm, mentre l'intensità massima del campo elettrico sul lato della torre è inferiore a 100 V/mm. L'intensità massima del campo elettrico si verifica sulla superficie esterna del grande anello di classificazione dal lato del conduttore, raggiungendo 1388 V/mm; l'intensità massima del campo elettrico sulla superficie dell'anello di classificazione sul lato della torre è di 445 V/mm.
3. Quando sono configurati sia anelli di classificazione grandi che piccoli, l'intensità massima del campo elettrico vicino al lato conduttore dell'isolante composito della fase V è di circa 320 V/mm, mentre l'intensità massima del campo elettrico sul lato della torre è inferiore a 30 V/mm. La massima intensità del campo elettrico si verifica sulla superficie esterna del grande anello di classificazione dal lato del conduttore, raggiungendo 1626 V/mm; l'intensità massima del campo elettrico sulla superficie dell'anello di classificazione sul lato della torre è di 55 V/mm. La configurazione di cui sopra è relativamente ragionevole e la distribuzione del campo elettrico dell'isolante è relativamente uniforme. 4. A causa dell'effetto schermante della torre e del grande anello corona sul lato della torre, l'intensità del campo elettrico sul lato della torre dell'isolante composito è relativamente bassa e la distribuzione del campo elettrico è relativamente uniforme. L'effetto del piccolo anello corona non è evidente. Pertanto non è necessario installare il piccolo anello corona sul lato della torre.