1. Pri ultra-visokonapetostnih (UHV) prenosnih vodih izolatorji ne prenašajo samo velikih mehanskih obremenitev, ampak morajo izpolnjevati tudi zahteve glede električne trdnosti; njihova zanesljivost neposredno vpliva na varno obratovanje daljnovoda. Poleg tega morajo izolatorski nizi izpolnjevati tudi zahteve glede elektromagnetnega okolja, vključno s tistimi, ki so povezane z radijskimi motnjami. V prenosnih vodih UHV je porazdelitev električnega polja vzdolž izolatorskega niza neenakomerna, s hudim popačenjem električnega polja, zlasti v bližini izolatorjev na strani-prevodnika, kjer je električna poljska jakost razmeroma visoka. To povzroči, da se sprožitev korone in elektrolitska korozija v izolatorskem nizu pogosto začneta pri izolatorjih-na strani prevodnika. Namestitev dobro-zasnovanih koronskih obročev in zaščitnih obročev lahko učinkovito izboljša porazdelitev električnega polja izolatorskega niza, kar zagotavlja proti-koronsko zaščito.
Državni ključni laboratorij za električno izolacijo za električno opremo na univerzi Xi'an Jiaotong je po naročilu Wuhan Line Power izvedel izračune tri{0}}dimenzionalne porazdelitve električnega polja končnih elementov na 1000 kV AC paličastem-kompozitnem izolatorju.
Pri izračunih so bile uporabljene numerične metode končnih elementov in mejnih elementov z uporabo zmogljive programske opreme za analizo končnih elementov in delovnih postaj z robustnim trdnim modeliranjem, rešitvami, analizo podatkov in zmožnostmi obdelave za izvedbo tri{0}}dimenzionalnih izračunov potenciala končnih elementov in porazdelitve električnega polja za 1000 kV AC palični-kompozitni izolator.
Numerične metode za izračun električnega polja vključujejo predvsem metodo končnih razlik, metodo končnih elementov, metodo simulacije naboja in metodo mejnih elementov. Metoda končnih elementov je metoda numeričnega reševanja diferencialnih enačb, ki se je prvotno uporabljala za reševanje problemov konstrukcijske mehanike. Sredi šestdesetih let 20. stoletja je bila metoda končnih elementov uporabljena za reševanje problemov elektrostatičnega, magnetnega in tokovnega polja s kompleksnimi mejami v elektrotehniki.
2. Izračunski model temelji na risbah kompozitnega izolatorja paličastega-tipa vzmetenja AC 1000kV in povezanih parametrov, ki jih zagotavlja Wuhan Laine Transmission and Transformation Equipment Co., Ltd. Tri-dimenzionalni trdni model je bil ustvarjen glede na dejanske dimenzije 1000kV daljnovodnih stolpov, izolatorjev, prevodnikov in fitingov, ob upoštevanju talnih pogojev in ekvipotencialnih obročev.
1000 kV AC palični-kompozitni izolator z vzmetenjem uporablja stolpe v obliki ravne-čaše-. Stranske faze so obešene z eno-povezavo I-strukture tipa, srednje faze pa z enojno-povezavo V-strukture tipa. Dolžina izolatorskega niza je 9500 mm, prevodnik pa je LGJ-500/35 jeklena-žica z jedrom iz aluminija z osem-deljeno strukturo in razmikom podprevodnikov 400 mm. Strukturne dimenzije in model vsakega dela so naslednji.
Porazdelitev električnega polja
Računski model 1000kV AC paličastega kompozitnega izolatorja
3. Sklepi
Na podlagi izračunov porazdelitve potenciala in električnega polja ter študije konfiguracije koronskega obroča za 1000kV AC paličaste{1}}kompozitne izolatorje vzmetenja so narejeni naslednji zaključki:
1. Zaradi vpliva stolpov, vodnikov, tal in okoljskih pogojev je porazdelitev električnega polja 1000kV AC paličastih-kompozitnih izolatorskih nizov vzmetenja neenakomerna. Popačenje električnega polja je močno na strani prevodnika, medtem ko je električno polje razmeroma nizko na sredini in na straneh stolpa. Električno polje, ki ga občutita robovi izolatorja in zrak na strani prevodnika, je višje od tistega na sredini. Razumna konfiguracija ekvipotencialnih obročev lahko učinkovito izboljša porazdelitev električnega polja na strani prevodnika izolatorskega niza.
2. Ko sta konfigurirana tako velika kot majhna obroča za razvrščanje, je največja električna poljska jakost blizu strani prevodnika kompozitnega izolatorja faze I približno 290 V/mm, medtem ko je največja električna poljska jakost na strani stolpa manjša od 100 V/mm. Največja električna poljska jakost se pojavi na zunanji površini velikega merilnega obroča na strani prevodnika in doseže 1388 V/mm; največja električna poljska jakost na površini merilnega obroča na strani stolpa je 445 V/mm.
3. Ko sta konfigurirana tako velika kot majhna obroča za razvrščanje, je največja električna poljska jakost blizu strani prevodnika kompozitnega izolatorja faze V približno 320 V/mm, medtem ko je največja električna poljska jakost na strani stolpa manjša od 30 V/mm. Največja električna poljska jakost se pojavi na zunanji površini velikega merilnega obroča na strani prevodnika in doseže 1626 V/mm; največja električna poljska jakost na površini merilnega obroča na strani stolpa je 55 V/mm. Zgornja konfiguracija je relativno razumna in porazdelitev električnega polja izolatorja je razmeroma enakomerna. 4. Zaradi zaščitnega učinka stolpa in velikega koronskega obroča na strani stolpa je jakost električnega polja na strani stolpa kompozitnega izolatorja razmeroma nizka in porazdelitev električnega polja relativno enakomerna. Učinek majhnega koronskega obroča ni očiten. Zato majhnega koronskega obroča ni treba namestiti na strani stolpa.