1. En líneas de transmisión de voltaje ultra-(UHV), los aisladores no solo soportan cargas mecánicas pesadas sino que también deben cumplir requisitos de resistencia eléctrica; su confiabilidad afecta directamente la operación segura de la línea de transmisión. Además, las cadenas de aisladores también deben cumplir con los requisitos del entorno electromagnético, incluidos los relacionados con las interferencias de radio. En las líneas de transmisión UHV, la distribución del campo eléctrico a lo largo de la cadena de aisladores es desigual, con una severa distorsión del campo eléctrico, particularmente cerca de los aisladores del lado del conductor-donde la intensidad del campo eléctrico es relativamente alta. Esto provoca que la iniciación de corona y la corrosión electrolítica en la cadena de aisladores a menudo comiencen en los aisladores del lado del conductor-. La instalación de anillos de corona y anillos de protección bien-diseñados puede mejorar eficazmente la distribución del campo eléctrico de la cadena de aisladores, proporcionando protección anti-corona.
Por encargo de Wuhan Line Power, el Laboratorio Estatal Clave de Aislamiento Eléctrico para Equipos Eléctricos de la Universidad Xi'an Jiaotong llevó a cabo cálculos de distribución de campo eléctrico tridimensional{0}}de elementos finitos en un aislador compuesto de suspensión tipo varilla-de CA de 1000 kV.
Los cálculos emplearon métodos numéricos de elementos finitos y elementos límite, utilizando un potente software de análisis de elementos finitos y estaciones de trabajo con sólidas capacidades de procesamiento, análisis de datos, soluciones y modelado de sólidos para realizar cálculos tridimensionales-de potencial de elementos finitos y distribución de campo eléctrico para un aislador compuesto de suspensión tipo varilla- de 1000 kV CA.
Los métodos numéricos para el cálculo del campo eléctrico incluyen principalmente el método de diferencias finitas, el método de elementos finitos, el método de simulación de carga y el método de elementos límite. El método de los elementos finitos es un método de solución numérica de ecuaciones diferenciales, utilizado inicialmente para manejar problemas de mecánica estructural. A mediados de la década de 1960, el método de los elementos finitos se aplicó para resolver problemas de campos electrostáticos, magnéticos y de corriente con límites complejos en ingeniería eléctrica.
2. El modelo de cálculo se basa en los dibujos del aislador compuesto de suspensión tipo varilla-CA de 1000 kV y los parámetros relacionados proporcionados por Wuhan Laine Transmission and Transformation Equipment Co., Ltd. Se creó un modelo sólido tridimensional-de acuerdo con las dimensiones reales de las torres de línea de 1000 kV, aisladores, conductores y accesorios, teniendo en cuenta las condiciones del suelo y los anillos equipotenciales.
El aislador compuesto de suspensión tipo varilla-de CA de 1000 kV utiliza torres en forma de copa-en línea recta. Las fases laterales se suspenden utilizando una estructura de tipo única-conexión I-, y las fases intermedias utilizan una estructura de tipo única-conexión V-. La longitud de la cadena de aisladores es de 9500 mm y el conductor es un alambre trenzado de aluminio con núcleo de acero LGJ-500/35-con una estructura dividida en ocho-y una separación entre subconductores de 400 mm. Las dimensiones estructurales y modelo de cada pieza son las siguientes.
Distribución del campo eléctrico
Modelo de cálculo del aislador compuesto de suspensión de varilla de 1000 kV CA
3. Conclusiones
Con base en los cálculos de la distribución del potencial y del campo eléctrico y el estudio de la configuración del anillo de corona para aisladores compuestos de suspensión tipo varilla-de CA de 1000 kV, se extraen las siguientes conclusiones:
1. Debido a la influencia de las torres, los conductores, el suelo y las condiciones ambientales, la distribución del campo eléctrico de las cadenas de aisladores compuestos de suspensión tipo varilla-de CA de 1000 kV es desigual. La distorsión del campo eléctrico es severa en el lado del conductor, mientras que el campo eléctrico es relativamente bajo en los lados medio y de la torre. El campo eléctrico experimentado por los faldones aislantes y el aire en el lado del conductor es mayor que el del medio. Una configuración razonable de anillos equipotenciales puede mejorar eficazmente la distribución del campo eléctrico en el lado del conductor de la cadena de aisladores.
2. Cuando se configuran anillos de clasificación grandes y pequeños, la intensidad máxima del campo eléctrico cerca del lado del conductor del aislador compuesto de la fase I es de aproximadamente 290 V/mm, mientras que la intensidad máxima del campo eléctrico en el lado de la torre es inferior a 100 V/mm. La intensidad máxima del campo eléctrico se produce en la superficie exterior del gran anillo graduado en el lado del conductor y alcanza 1388 V/mm; La intensidad máxima del campo eléctrico en la superficie del anillo de clasificación en el lado de la torre es de 445 V/mm.
3. Cuando se configuran anillos de clasificación grandes y pequeños, la intensidad máxima del campo eléctrico cerca del lado del conductor del aislador compuesto de fase V es de aproximadamente 320 V/mm, mientras que la intensidad máxima del campo eléctrico en el lado de la torre es inferior a 30 V/mm. La intensidad máxima del campo eléctrico se produce en la superficie exterior del gran anillo graduado en el lado del conductor y alcanza 1626 V/mm; La intensidad máxima del campo eléctrico en la superficie del anillo de clasificación en el lado de la torre es de 55 V/mm. La configuración anterior es relativamente razonable y la distribución del campo eléctrico del aislador es relativamente uniforme.. 4. Debido al efecto de protección de la torre y al gran anillo de corona en el lado de la torre, la intensidad del campo eléctrico en el lado de la torre del aislador compuesto es relativamente baja y la distribución del campo eléctrico es relativamente uniforme. El efecto del pequeño anillo de corona no es evidente. Por lo tanto, no es necesario instalar el pequeño anillo de corona en el lado de la torre.