1. W liniach przesyłowych ultra-wysokiego napięcia (UHV) izolatory nie tylko wytrzymują duże obciążenia mechaniczne, ale także muszą spełniać wymagania dotyczące wytrzymałości elektrycznej; ich niezawodność bezpośrednio wpływa na bezpieczną pracę linii przesyłowej. Ponadto ciągi izolatorów muszą spełniać również wymagania środowiska elektromagnetycznego, w tym związane z zakłóceniami radiowymi. W liniach przesyłowych UHV rozkład pola elektrycznego wzdłuż ciągu izolatorów jest nierównomierny, co powoduje poważne zniekształcenia pola elektrycznego, szczególnie w pobliżu izolatorów-po stronie przewodnika, gdzie natężenie pola elektrycznego jest stosunkowo wysokie. Powoduje to, że inicjacja koronowa i korozja elektrolityczna w łańcuchu izolatorów często rozpoczynają się od izolatorów-po stronie przewodnika. Zainstalowanie dobrze-zaprojektowanych pierścieni koronowych i pierścieni ekranujących może skutecznie poprawić rozkład pola elektrycznego w łańcuchu izolatorów, zapewniając-ochronę przed wyładowaniami koronowymi.
Na zlecenie Wuhan Line Power Państwowe Kluczowe Laboratorium Izolacji Elektrycznej Sprzętu Energetycznego na Uniwersytecie Xi'an Jiaotong przeprowadziło trójwymiarowe obliczenia-rozkładu pola elektrycznego metodą elementów skończonych na izolatorze kompozytowym zawieszenia typu prętowego 1000 kV prądu przemiennego-.
W obliczeniach wykorzystano metody numeryczne elementów skończonych i elementów brzegowych, wykorzystując zaawansowane oprogramowanie do analizy elementów skończonych i stacje robocze z solidnym modelowaniem bryłowym, rozwiązaniami, analizą danych i możliwościami przetwarzania w celu wykonania trójwymiarowych-obliczeń potencjału elementów skończonych i rozkładu pola elektrycznego dla kompozytowego izolatora zawieszenia typu prętowego- na napięcie 1000 kV.
Metody numeryczne obliczania pola elektrycznego obejmują głównie metodę różnic skończonych, metodę elementów skończonych, metodę symulacji ładunku i metodę elementów brzegowych. Metoda elementów skończonych to numeryczna metoda rozwiązywania równań różniczkowych, początkowo stosowana do rozwiązywania problemów mechaniki konstrukcji. W połowie lat sześćdziesiątych XX wieku zastosowano metodę elementów skończonych do rozwiązywania problemów pola elektrostatycznego, magnetycznego i prądowego o złożonych granicach w elektrotechnice.
2. Model obliczeniowy opiera się na rysunkach kompozytowego izolatora zawieszenia prętowego typu AC 1000 kV- i powiązanych parametrach dostarczonych przez firmę Wuhan Laine Transmission and Transformation Equipment Co., Ltd. Utworzono trójwymiarowy model bryłowy zgodnie z rzeczywistymi wymiarami słupów linii 1000 kV, izolatorów, przewodów i osprzętu, biorąc pod uwagę warunki gruntowe i pierścienie ekwipotencjalne.
Izolator kompozytowy zawieszenia typu prętowego 1000 kV prądu przemiennego- wykorzystuje proste-wieże w kształcie kielicha-. Fazy boczne są zawieszone przy użyciu struktury typu pojedynczego-połączenia I-, a fazy środkowe wykorzystują strukturę typu pojedynczego-połączenia V-. Długość sznurka izolatora wynosi 9500 mm, a przewodnikiem jest linka aluminiowa z rdzeniem stalowym LGJ-500/35-o ośmio-dzielonej strukturze i rozstawie podprzewodników 400 mm. Wymiary konstrukcyjne i model każdej części są następujące.
Rozkład pola elektrycznego
Model obliczeniowy kompozytowego izolatora podwieszanego prętowego 1000kV AC
3. Wnioski
Na podstawie obliczeń rozkładu potencjału i pola elektrycznego oraz badań konfiguracji pierścienia koronowego dla izolatorów kompozytowych z zawieszeniem prętowym typu 1000 kV prądu przemiennego-, wyciąga się następujące wnioski:
1. Ze względu na wpływ słupów, przewodów, podłoża i warunków środowiskowych rozkład pola elektrycznego w ciągach izolatorów kompozytowych z prętami 1000 kV prądu przemiennego-jest nierównomierny. Zniekształcenie pola elektrycznego jest duże po stronie przewodnika, podczas gdy pole elektryczne jest stosunkowo niskie po stronie środkowej i bocznej wieży. Pole elektryczne wywierane przez osłony izolatora i powietrze po stronie przewodnika jest wyższe niż pośrodku. Rozsądna konfiguracja pierścieni ekwipotencjalnych może skutecznie poprawić rozkład pola elektrycznego po stronie przewodnika ciągu izolatorów.
2. W przypadku skonfigurowania zarówno dużego, jak i małego pierścienia stopniującego, maksymalne natężenie pola elektrycznego w pobliżu strony przewodnika izolatora kompozytowego fazy I wynosi około 290 V/mm, natomiast maksymalne natężenie pola elektrycznego po stronie wieży jest mniejsze niż 100 V/mm. Maksymalne natężenie pola elektrycznego występuje na zewnętrznej powierzchni dużego pierścienia sortującego po stronie przewodu i osiąga 1388 V/mm; maksymalne natężenie pola elektrycznego na powierzchni pierścienia sortującego od strony wieży wynosi 445 V/mm.
3. W przypadku skonfigurowania zarówno dużego, jak i małego pierścienia stopniującego, maksymalne natężenie pola elektrycznego w pobliżu strony przewodnika izolatora kompozytowego fazy V wynosi około 320 V/mm, natomiast maksymalne natężenie pola elektrycznego po stronie wieży jest mniejsze niż 30 V/mm. Maksymalne natężenie pola elektrycznego występuje na zewnętrznej powierzchni dużego pierścienia sortującego po stronie przewodu i osiąga 1626 V/mm; maksymalne natężenie pola elektrycznego na powierzchni pierścienia sortującego od strony wieży wynosi 55 V/mm. Powyższa konfiguracja jest stosunkowo rozsądna, a rozkład pola elektrycznego izolatora jest stosunkowo równomierny.. 4. Ze względu na efekt ekranowania wieży i dużego pierścienia koronowego po stronie wieży natężenie pola elektrycznego po stronie wieży izolatora kompozytowego jest stosunkowo niskie, a rozkład pola elektrycznego jest stosunkowo równomierny. Wpływ małego pierścienia koronowego nie jest oczywisty. Dlatego też mały pierścień koronowy nie musi być instalowany po stronie wieży.