关于1000kV特高压交流输电线路耐张串均压环设计探讨

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摘 要：随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高，我国的电力建设取得了较大程度上的进步，为我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出重要贡献。而在电力网络建设当中，特高压交流输电线路是一个十分重要的部分，而绝缘子又是架空输电线路的关键部件，因此在目前状况下已经得到了较为广泛的应用，其性能、质量的优劣将会对整条线路的运行状况产生决定性的影响。但是在现实状况中，仍然会经常出现一系列的问题，其中较为突出的一项便是绝缘子串电压分布不均匀，这主要是由分布电容而引起的。如何对绝缘子串的电压分布进行合理而有效的改善成为人们日益关注的问题，本文主要针对1000kv特高压交流输电线路耐张串均压环设计进行研究与分析，通过这一课题研究，希望能为绝缘子串电压分布的改善提供帮助。

关键词：耐张串； 均环压； 神经网络； 优化设计

中图分类号：TM72 文献标识码：A

1概述

在电力网络建设当中，特高压交流输电线路是一个十分重要的部分，而绝缘子又是架空输电线路的关键部件，因此在目前状况下已经得到了较为广泛的应用，其性能、质量的优劣将会对整条线路的运行状况产生决定性的影响。但是在现实状况中，仍然会经常出现一系列的问题，其中较为突出的一项便是绝缘子串电压分布不均匀，这主要是由分布电容而引起的。目前状况下，针对这一问题业内普遍认为如下方法最为有效：在高压侧绝缘子串上进行均压环的设置，这样一来，绝缘子与导线之间的分布电容就得到了一定程度的增加，能够对绝缘字串的电压分布起到较为有效的改善作用。然而，现在国际上并不存在均环压布置的统一标准，而对于电力部门来说，他们往往在结合自身实际情况的基础之上，并参考相关的经验来进行均环压设置。本文就对1000kV特高压交流输电线路耐张串均压环进行一定程度的设计。

2计算模型分析

一般情况下，在特高压工程初步设计之中主要存在着两种绝缘子串的布置方式，分别是一字形布置以及正方形布置，通过对这两种绝缘子串的布置方式进行对比来看，两者之间存在着一定程度上的差距。我们选取50片绝缘子，所选取的绝缘子型号为盘形悬式玻璃绝缘子FC300/195，其公称直径为320mm，公称结构高度达到了195mm，而其泄漏距离则为485mm。

为了对计算的可靠性进行有效的提高，我们对相关的模型进行了一定程度的简化处理，具体处理方法如下：①首先，为了排除干扰因素，我们做了一定的假设，假设所选的绝缘子表面清洁干燥，且外部的空气湿度相对较低，同时，在计算的过程中，可以将沿面泄漏电流以及空间电流进行忽略。②其次，相间影响也会在一定程度上增加计算的复杂程度与难度，因此我们选择性的对相间影响进行忽略，仅仅只对单相的绝缘子电场分布进行考虑；③对于绝缘子与杆塔之间的连接来说，我们选择了挂板与挂环的连接方式，而与导线之间的连接则是采用了两联挂板和线夹，这样一来，就可以对导线与杆塔以及绝缘子之间的相对位置进行有效的确定。除此之外，因为挂环与线夹金具结构难以对场域造成较大程度的影响，因此并不需要对其进行实际的描述。所以，为了降低计算的复杂程度已经难度，对这些金具进行了一定程度的简化，主要简化为圆柱体。④在计算模型之中，将导线用圆柱体进行模拟，圆柱体直径为30mm，8分裂导线的长度大约为绝缘子串长度的2倍，需要注意的是，要对圆柱体表面的光滑程度进行一定的保证，以此提高模拟的真实性。

3电压分布计算结果

正方形布置的绝缘子串主要分为两个部分，分别是上串与下串；而对于一字形布置的绝缘子串来说，它也分为两组，分别是内串与外串。我们将相关的计算数据进行一定程度上的对比，得出以下结论：一字形布置绝缘子串与正方形布置绝缘子串之间既具有差异，也存在一定的相似性。无论是一字形布置绝缘子串还是正方形布置绝缘子串，其高压端前几片绝缘子都承担了较高的电压，因此很有必要采取有效的措施对高压侧的绝缘子串电压承担率进行一定程度的改善，不然的话，这些绝缘子很有可能因为承担了过高的电压而出现损坏的状况，进而使得整个的绝缘子串都出现失效。对此，我们建立了相应的神经网络模型，主要如图1所示：

在上述的模型之中，输入向量主要是均环压的结构参数环径和管径以及位置参数的中心距，而输出向量则为两组电压承担率标准之和的100倍。我们将隐单元的饿数目设置为9，而对于输出层的激活函数来说，则将之设置为双曲函数。同时，对激活函数的特点进行有效的利用，在此基础之上对输入以及输出指标进行一定程度的归一化，使其在[-1，1]的区间之内。归一化操作按照如下式子进行处理：

在上述式子当中，f（x）主要指的是输入或者输出指标；而fmax与fmin则分别对应了相关参数的最大值以及最小值。

下表显示的主要是45组一字形有限元计算的样本，这一样本还未进行归一化处理：

根据表1，我们对Levenberg-Marquardt法进行了有效的使用，并经过1000次训练，得出结果，如图2所示，所得结果的误差为0.00529。

根据优化结果表明：当均环压管径r=112mm、环径R=1156mm、中心距h=910m时，优化目标能够达到最小。

结语

本文主要针对1000kV特高压交流输电线路耐张串均压环设计进行研究与分析。首先对计算模型进行了一定程度上的阐述，然后在此基础之上对电压分布结果进行了有效的分析，并进行了优化设计。希望我们的研究能够为读者提供参考并带来帮助。

参考文献

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[2]司马文霞，杨庆，孙才新，Shesha H.Jayaram，Edward A.Cherney.基于有限元和神经网络方法对超高压合成绝缘子均压环结构优化的研究[J].中国电机工程学报.

[3]王斌，彭宗仁.500kV线路绝缘子电压分布的有限元法计算[J].电瓷避雷器.