10 kV配网过电压绝缘子传感器结构设计及电场仿真研究

摘要

针对配变台区的过电压监测问题,以线路中广泛使用的绝缘子为研究对象,通过在内部增设高压陶瓷电容,在不降低设备绝缘性能的条件下实现了故障信号的有效提取。首先基于故障信号特征及后端处理需求,确定检测装置分压比为500∶1;然后搭建了PSCAD线路模型,对雷电冲击过电压下测量结果开展仿真,得到高低压臂电容最优参数为400 pF、200 nF。在此基础上,结合电容器常规参数确定了组接方式及内部尺寸,并根据工程需求及国标要求确定了电极、柱体、伞裙等主体结构参数。完成整体设计后,按照模具1∶1比例搭建了三维有限元模型并进行电场及电势仿真分析,未出现局部电场畸变或电势过于集中等缺陷。该装置有效利用了绝缘子的内部空间,尺寸较小,稳定性强,适用于配网中大规模、分布式测量。