1000kV特高压交流支柱瓷绝缘子的研制.pdf

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根据晋东南-荆门1000KV特高压交流试验示范工程对支柱瓷绝缘子机械、电气、耐地震等性能的要求,首次采用污耐压法对支柱瓷绝缘子
特高压输电 张勤,王昭武,吴光亚,等、1000kV特高压交流支柱瓷绝缘子的研制 1439 5.4机械弯曲强度 考虑到结构昌度10m,机械弯曲强度大,故在 设计时增加了主体杆径和法兰高度,确定合理的胶 装比,使其受力时应力较小,提高机械弯曲强度。 5.5坯件成形工艺 因等静压干法成型工艺较湿法成形工艺工序简 单、机械化程度髙、生产周期短、尺寸和形位公差偏 差小、机械彊度分散性小、产品性能稳定、产品合格 率高,故采用等静压干法成形工艺制造坯件。 等静压干法可生产直径为630mm最大伞径 为385~420mm、整体单元件为2.5m的1000kV 图11000kV支柱绝缘子电气试验 支杜绝缘子,可挤制出00mm×2800mm、质量 Fig 1 1000 kv post insulator electrical test 约1700kg泥坯且水份均匀、密度好、变形度小。 5.6大坯件修坯 节元件上部应力取值应比下部低,故在设计时每节 釆用数控修坯机对高度>10m、直径为630元件上部应力取值应<43MPa。从应力取值上确 mm的1000kV支柱绝缘子毛坯进行修坯,比500俱支柱的机械强度。 kV支柱瓷绝缘子成形难度更大。故采取了以下措 5.11产品成品率低 施来解决问题 从试制产品质量情况统计表分析,可以看出导 1)针对大坯件重新设计制作陶瓷修坯刀 致产占成品率低的主要原因:一是修坯成型后的坯 2)控制修坯水分,避免因修坯水分不合适而造件的直径大使坯件主体壁裂;二是由于产品弯矩达 成坯件收缩,寻致绝缘子的结构高度、绝缘件的最大 60kN·m,产品直径较粗(>500mm),在整个烧 公称直径、最小公称爬电距离、安装结构和公差超过成过程中易产生开裂掉伞渗吸、冷炸等;三由于 允许偏差。 单节高度达2.0m的单元件的直径较细,易在修 大型坯件脱伞和底部开裂 坯、上釉及运输过程中产生断裂;四是在烧成过程 1)大型坯件在装窑时,调整坯件的平面度。 中,随着绝缘子主体直径增加,易产生廾裂、拒伞、渗 2)装窑时体杆径相差大的坯件不装在同一个吸冷炸。针对以上问题采取了以下措施和方法:增 窑次烧成。 加托盘的直径;调整「燥温度;根据绝缘子的结构和 3)为了确保产品焙烧不炸裂,重新调整大型坯质量重新设计窑县,并根据窑具和「坯尺寸设计起 件烧成出线。 吊咼度;制订合理的装烧尺寸和烧成曲线;调整大型 5.8直线度 貞空炼泥机的螺旋结构、出口套筒结构、挤制速度与 出于单柱绝缘子质量约1700kg,其细长比高密度的关系,使挤制d00mx2800m、质量约 度/杆径)>20,所以根据该绝缘子的结构,重新设计1700kg的泥坯水分均匀、密度好、变形度小;制订 制造配套窑具。采取这些措施后保证了绝缘子的泥坯电阴干及光坯电干燥工艺,使其水分挥发均匀, 直线度 内应力减小,使坯件不发生脱伞、开裂。 5.9许用应力的选取 外观机械、电气等特性试验验证 由于1000kV支柱瓷绝缘子的直径比500kV 人,其机械强度的利用率和许用应力比500kV小, 对抚顺电瓷制造有限公司制造的3柱ZSW1 下节下部主体直径约320mm,所以各节元件设计1l0/16高压支柱瓷绝缘子外观、机械、电气等特性 应力取值下部≤48MPa,上部≤43MPa,实际破坏进行了试验验证1。电气试验安装见图1。其验证 应力均>65MPa。 结果如下。 5.10吊烧工艺 6.1外观检查 为防止瓷件在焙烧过程中变形弯曲,采用了吊 对3柱ZSW1-1100/16支柱瓷绝缘子的瓷件进 烧工艺。在吊烧过程中,由于受到自身重力的影响,行了外观检查,其结果是釉面光滑、光亮、色调均匀 瓷件上部处在张应力下焙烧,上端拉应力远大于无裂纹缺釉、碰损、杂质及针孔。满足(B/T772 500V产品,易产生掉头、变形不合格品。下部处200高压绝缘了瓷件技术条件》(B/T8287.1 在自由状态下焙烧,通常上部强度比下部低,所以每2008《高压支柱瓷绝缘子第1部分技术条件》准 e1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingIlouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net 1440 高它压技术 2010,36(6 的要求 6.2电气特性试验验证 1)干雷电冲击耐受电压试验 对1柱ZSW1-110016支柱瓷绝缘子施加电压 820~2880kV,耐受15次,未闪络,满足工程设计 要求耐受电压2400kV耐受15次、闪络次数次 的要求。 2)湿工频耐受电压试验 对1柱zSW1-10/16支柱瓷绝缘子施加1310 kV耐受电压1min,未闪络,满足工程设计要求耐 受1100kV电压1min不闪络的要求。 图21000kV南阳站运行支柱绝缘子 3)湿操作冲击耐受电压试验 Fig 2 1000 kV post insulator in Nanyang substation 对1杜ZSW-1100/16又柱瓷绉缘子施加耐受 电压2020~2030kV,耐受15次,闪络,满足工程 对3柱zSW1-1100/16支柱瓷绝缘子进行扭转 设计要求耐受电压1800V耐受15次、闪络次效破坏负荷试验,施加扭转破坏负荷16.0kNm未 ≤2次的要求。 破坏。满烂工程设计上关于扭转破坏负荷≥10.0 4)人工污秽工频耐受电压试验 kNm的要求 在盐密0.08mgcm2和灰密0.5mg/cm2的试 以上试验验证结果说明我国自主研发制造的 验工况下,对1柱zSW1-1100/16支柱瓷绝缘子施ZSW1-110016支柱瓷绝缘子的外观、机械、电气等 加699kV电压100min,未闪络,满足工程设计要 特性满足工程设计要求 求在盐密0.08mg/cm2和灰蜜0.5mgcm2的试验7运行验证 工况下,耐受699kV电压100min不闪络的要求 5)可见电晕及无线电干扰试验 抚顺电瓷制造有限公司和西安双佳电瓷有限公 对1样ZSW-1016文柱瓷绉缘子进行可见司制造的结构高度10m、额定弯由破坏负荷16 电晕及无线电干扰试验,其试验结果为电晕熄灭电kN、扭转破坏负荷10kNm、爬电距离30250mm 压812.4kV,元线电干扰值375.8μV。满足工程的2SW-10016高压支柱瓷绝子已应用于晋东 设计要求电晕熄灭电压698.6kV、无线电干扰值南荆门1000特高压交流试验小范工程,自 ≤500μV的要求。 20901运行至今木出现任何异常现象,运行良好。 6.3机械特性试验验证 现场运行见图2。试验验证和运行经验表明该支柱 1)温度循环试验 瓷绝缘子的电气、机械特性完全满足晋东南一荆门 3柱ZSW1-1100/16支柱瓷绝缘子经温差50K 1000kV特高压交流试验示范⊥程的要求 (热水690C,冷水19.0C的冷热水中各停留608结论 min的3次循环后,检查试品均未损坏。 以下机械特性试验验证均在温度循环试验后进 a)我国首次采用污耐压法对1000kV特高压交 行 沇支柱绝缘了进行污秽外绝缘设计,试验验证和运 2)四向弯曲负荷耐受试验 行经验表明,其污秽外绝缘设计合埋。 对3柱ZSW1-1100/16文柱瓷绉缘子施加弯由 )我国自行研制制造的ZSW1-1100/16高压支 负荷9.7~98kN持续时门3s未破坏。满足工柱瓷绝缘子结构高度10m,额定弯曲破坏负荷16 程设计要求耐受四向弯曲负荷9.6kN持续时间3kN,扭转破坏负荷10kNm,爬电距离30250mm s、不损坏的要求。 试验验证和运行经验表明该支柱瓷绝缘了的电气、 3)弯曲破坏负荷试验 机械特性完全满足晋东南一判门1000kV特高压 对3柱ZSW1-10016支柱瓷纯缘子进行弯由交流试验示范工程的要求。 破坏负荷试验,其弯曲破坏负荷值分别为22.2、 参考文献 22.623.0kN。满足工程设计上关于弯曲破坏负[1月本电气学会通信教育会绝缘子[M]靳宝丰,译.北京:机械 荷≥6.0kN的要求 工业出版社,1987 4)扭转负荷试验 [21 Witt H. Insulation levels and corona phenomena on HVDC o1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingIlouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net 特高压输电 张勤,王昭武,吴光亚,等、1000kV特高压交流支柱瓷绝缘子的研制 1441 transmission lines[R]. Got henburg, Sweden: Chalmers Uni research institute of electric power industr y, report: 181003 versity, 1961 [RI. 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