电热型复合绝缘子防覆冰性能分析

复合绝缘子覆冰会对电网的安全运行造成威胁,将电热型涂料涂覆于复合绝缘子表面能有效防止覆冰。基于传热学理论,建立了复合绝缘子雨凇覆冰时的传热平衡模型,提出了临界防冰功率的计算方法并总结了其影响因素。复合绝缘子临界防冰功率介于0～136.8 W之间,临界防冰电流介于0～4.15 mA之间,环境温度与风速对临界防冰功率与电流有显著影响,而水滴中值体积直径影响较小。根据电路理论,给出了复合绝缘子电热功率的计算方法,推算出防冰用电热型涂层体积电阻率介于0.11 M?·cm与2.36 M?·cm之间。对涂覆石墨含量为20%、23%、25%电热型硅橡胶涂料的复合绝缘子进行了覆冰试验,试验表明以上绝缘子均有一定的防冰效果,防冰性能随涂层电阻的减小而提升。     

绝缘子表面雨凇覆冰粘结力及其影响因素研究

雨凇覆冰对电力系统安全运行造成了严重影响,国内外针对覆冰粘结力进行了大量研究,但大多数采用的是金属和玻璃材质,尚未深入分析雨凇覆冰状态下绝缘子材质的覆冰粘结力.基于多功能人工气候室,以瓷、玻璃、复合硅橡胶为基底模拟绝缘子表面材质,从冰层温度、防冰涂料、材料憎水性、覆冰水电导率等几个方面对雨凇覆冰粘结力进行了试验研究.研究结果表明:不同材料的雨凇覆冰粘结力不同,复合硅橡胶板的粘结力低于瓷板和玻璃板;雨凇覆冰粘结力随冰层温度的降低先升高后降低,在温度为-8℃时达到最高;涂覆憎水性涂料后,瓷板和玻璃板的雨凇覆冰粘结力显著下降,且高自洁防污闪涂料的防冰性能优于持久性就地成型防污闪复合涂料;雨凇覆冰粘结力随着材料表面的憎水性升高而降低;覆冰水电导率对雨凇覆冰粘结力的影响较小.研究结果可为雨凇频发地区的绝缘子防冰工作提供参考.     

PRTV涂料对绝缘子串交流冰闪电压的影响

PRTV涂料具有良好的防污闪性能,但用于防覆冰闪络方面,国内外的相关研究还鲜有报道。根据人工气候室的试验结果,笔者分析了在覆冰期、融冰期覆冰水电导率和串长对涂有PRTV绝缘子串的覆冰闪络电压的影响。通过对涂有和未涂PRTV两种形式绝缘子串的覆冰闪络特性的分析,得出PRTV对于提高覆冰绝缘子闪络电压没有效果,涂PRTV的绝缘子串其冰闪电压约降低10%～15%;PRTV涂层的憎水性引起绝缘子表面覆冰状态发生变化,使得冰层与涂料表面粘附不紧密,内部存在许多微小气隙,容易产生局部放电和局部电弧,从而损坏PRTV涂层,导致绝缘子串泄漏电流增大。     

持久性就地成型防污闪复合涂料对绝缘子覆冰及交流冰闪电压的影响

持久性就地成型防污闪复合涂料(permanent-room-temperature-vulcanized anti-contamination flashover composite coating,PRTV)具有优异的防污性能,但对绝缘子是否具有延缓覆冰和提高冰闪电压的作用国内外鲜有报道。根据人工气候室的试验结果,分析了PRTV涂料对绝缘子串覆冰及其冰闪电压的影响。结果表明：PRTV涂料在覆冰初期具有延缓覆冰的作用,但在严重覆冰过程中则没有明显效果;与未涂覆PRTV的绝缘子串相比,涂覆PRTV涂料的绝缘子串其冰闪电压约降低7%~15%;涂覆PRTV涂料后绝缘子串冰闪电压降低的主要原因是PRTV涂层的憎水性引起覆冰状态的改变,使得冰层内部形成高场强的"空腔",更易产生局部放电并烧伤涂层。     

半导体防覆冰RTV涂料设计研究

目前输电线路上所应用的绝缘子防污闪的涂料主要是室温硫化硅RTV橡胶涂料。绝缘子涂覆RTV涂料后,不但提高了绝缘子表面的憎水性,其表面积聚的污层也获得不同程度的憎水性,然而当涂层被冰层覆盖后会失去憎水性。基于此,提出在具有一定防冰效果的憎水性基础上,把硅橡胶涂料改性为半导体涂料,其具有憎水特性和半导电特性两大特点,直接涂覆在瓷绝缘子表面即可形成防覆冰涂层。憎水特性可减小冰层与材料表面的粘附力及覆冰密度,并改变覆冰的形态,但不能延缓或防止覆冰。     

伞裙结构对110 kV复合绝缘子交流覆冰特性影响

输电线路覆冰引起的倒塔和绝缘子闪络事故严重威胁电力系统的安全运行,本文开展伞裙结构对110kV复合绝缘子交流覆冰特性影响的研究,建立110kV复合绝缘子覆冰及污秽共存状态下的电场计算模型,对其电场分布进行仿真计算,综合比较电场计算结果和覆冰闪络特性试验结果,提出能提高污秽覆冰复合绝缘子交流闪络电压的优化伞形结构,对覆冰区110kV输电线路复合绝缘子防冰闪改造有指导意义。     

110kV防冰闪型复合绝缘子的冰闪特性

绝缘子覆冰闪络一直是覆冰地区输电线路发生故障的主要原因之一。为此,研究了110kV复合绝缘子的覆冰电气特性。针对所研制的110kV的防冰闪型绝缘子进行污秽模拟及覆冰过程试验,根据最低闪络电压法及U型曲线法进行覆冰电气试验。结果表明:在相同条件下,防冰闪型复合绝缘子的覆冰工频闪络电压比普通型复合绝缘子复合绝缘子约高10%～20%;覆冰越严重,防冰闪复合绝缘子的工频闪络电压比普通型复合绝缘子提高的幅度越大;覆冰越严重,防冰闪复合绝缘子的工频闪络电压比普通型复合绝缘子下降的趋势越缓。因此,优化复合绝缘子的伞形结构可改善其冰闪特性。     

复合绝缘子雾凇覆冰厚度预测模型

基于拉格朗日法,通过数值求解覆冰过程中复合绝缘子外部连续气流场和水滴运动轨迹,提出一种以区域分割方式数值计算绝缘子表面水滴碰撞系数的方法,并分析了风速和水滴中值体积直径(MVD)对水滴碰撞系数的影响;通过求解覆冰热平衡方程建立绝缘子雾凇覆冰厚度预测模型,并通过人工覆冰增长试验,对模型进行了验证。数值计算和试验结果表明:复合绝缘子迎风侧杆径和伞裙边缘的水滴碰撞系数比迎风侧伞裙表面的碰撞系数大很多,迎风侧伞裙表面的水滴碰撞系数几乎是背风侧水滴碰撞系数的两倍;水滴碰撞系数随风速和MVD的增大而增大,且MVD的影响程度比风速更大;绝缘子伞裙表面覆冰厚度小于8mm时,模型能很好地预测绝缘子表面雾凇覆冰厚度,模型计算厚度与试验实测厚度相对误差在8%以内;绝缘子伞裙表面覆冰厚度在10~14mm之间时,模型的预测准确性稍差,其相对误差为12%~15%。     

绝缘子的超疏水涂层覆冰特性试验研究

采用超疏水涂层是提高输电线路绝缘子防冰能力的重要方法之一。为此,提出一种通过在低表面能疏水性材料表面化学沉积纳米粒子制备绝缘子超疏水涂层的方法。扫描电镜显示涂层表面有类荷叶的微纳二元复合粗糙结构,其水滴静态接触角达到(160±0.5)°。将分别涂敷有超疏水涂层、RTV涂层以及无涂层的玻璃板试品放入人工覆冰实验室进行覆冰试验,测试了3种覆冰试品的覆冰形貌、覆冰质量以及交流闪络电压。试验与分析结果表明,涂敷RTV涂层与无涂层的试品相比,超疏水涂层试品的试品覆冰形成显著较慢,覆冰质量较低,超疏水涂层防止了连续冰膜的形成,提高了试品的覆冰闪络电压。     

预染污方式对复合绝缘子人工覆冰直流闪络电压的影响

绝缘子覆冰是一种特殊形式的污秽,一般来说覆冰前绝缘子表面存在污秽才会导致绝缘子在运行电压下发生冰闪。为模拟和表征污秽对绝缘子冰闪电压的影响,根据多功能人工气候室的试验结果,探讨了染污方式,即固体涂层法或覆冰水电导率法对两种型式的复合绝缘子覆冰直流电压的影响,分析了人工覆冰绝缘子的两种染污方式之间的关系。研究结果表明:在对冰闪电压的影响上,两种染污方式存在等价性,但采用覆冰水电导率模拟污秽时试验简便,试验结果的分散性相对较小;染污方式对覆冰绝缘子的放电路径有影响,固体涂层法染污的复合绝缘子冰闪路径沿着绝缘子表面,由于憎水性的影响,其间歇性电弧容易烧伤伞裙表面,导致憎水性下降或丧失;覆冰水电导率模拟污秽时,放电沿着冰层外表面,试验结果的分散性较小,试验简便和易于控制。因此,建议试验时可以采用覆冰水电导率法模拟污秽。     

输电线路绝缘子新型防冰涂料及其性能研究

针对当前输电线路防冰涂料低温憎水性和防冰性能的不足,提出了一种基于电热效应和冰水开关原理,具有良好憎水特性和半导电特性的的输电线路绝缘子主动式防冰涂料及其应用方式.人工气候室的试验表明,该种涂料具有良好防覆冰性能,可有效阻止冰层在输电线路绝缘子表面的形成.涂料绝缘子的雨闪、污闪耐受试验表明,涂料绝缘子在非覆冰期泄漏电流较小、损耗较小,与正常无涂料绝缘子一致,雨闪电压明显高于污闪电压,污闪电压也高于无涂料绝缘子,同时绝缘子串的工频电压分布也得到明显改善,输电线路绝缘子新型防冰涂料具有良好的综合防冰效能     

绝缘子防冰过程中半导体硅橡胶涂层电阻的配置

目前导线防覆冰技术已经相对成熟,而绝缘子的防覆冰方法仍处于实验室研究阶段,其中在绝缘子下表面涂覆半导体有机硅橡胶涂层的防覆冰方法已在人工气候室取得一定效果。为对半导体硅橡胶涂层电阻值的配置及相关的污闪问题进行研究,首先建立了基于热力学理论的绝缘子防冰热平衡模型,通过模型估算单片XP–70绝缘子涂层的电阻值,并在人工气候室内进行了防覆冰试验验证;重点讨论了电压、预染污方式对防冰效果的影响以及涂层对绝缘子污闪电压的影响。理论和试验结果表明:涂层电阻的范围在0.1~0.3M以下时,涂层绝缘子具有较好的防冰效果,此结果可为中国输电线路及绝缘子防覆冰工作提供一定的指导。     

部分涂覆半导电涂层的绝缘子防冰结构的优化

绝缘子覆冰严重威胁着电力系统的安全运行,是造成跳闸闪络的主要原因之一,在绝缘子表面部分涂覆半导电涂层是一种新的电热防冰方法。为了进一步量化计算涂层位置对防冰效果的影响,在此方法的基础上,建立了热力学模型,对半导体涂层在大盘径绝缘子(以空气动力型绝缘子为例)表面的配置方式进行了研究。考虑导通概率的影响,对模型进行修正。根据人工气候室中的试验结果,当"空白带"留在绝缘子边沿,并且带宽为5~7 cm时效果较好。试验结果基本与计算吻合,表明修正模型能够反映和指导绝缘子表面半导体涂层的配置方式,为实际线路的应用提供了一种探索思路。     

一种新型绝缘子防冰涂料的性能研究*

研发了一种基于电热效应和冰水开关原理的绝缘子防冰涂料,设计了涂料的应用方式及在绝缘子表面的喷涂方案。试验表明该种涂料具有良好防覆冰性能,可有效阻止冰层在绝缘子表面的形成。涂料绝缘子的雨闪、污闪耐受试验表明该涂料在非覆冰期基本无损耗,其污闪电压也高于无涂料绝缘子,具有良好的综合效能。     

冰区输电线路防冰绝缘配置试验研究

对500 kV的全尺寸绝缘子进行覆冰闪络试验,得到了在不同覆冰条件下的闪络电压值,据此设计不同覆冰条件下具有95％耐受概率所需的线路绝缘子最优串长.最后提出改变绝缘子配置和使用防冰涂料等综合方式来提高绝缘子防冰效果的措施.     

基于热效应的绝缘子防冰技术环境适用性的试验研究

通过试验研究了一种应用于悬式绝缘子的发热防冰技术的自然覆冰环境下的适用性。将一种具有半导体特性的硅橡胶材料涂刷于绝缘子的特定位置,可以在冰雪气候条件下降低绝缘子表面电阻,引起沿面放电并发热,在绝缘子表面干燥的情况下表面电阻则恢复至正常水平,从而控制发热防冰引起的能量损耗。通过分析影响防冰效果的几个自然环境因素和人为可控的因素,分别讨论其对防冰效果的影响以及数量关系。最后根据绝缘子表面电阻串联模型,确定防冰涂层优化设计方法。     

具有开断效应的绝缘子雨凇防覆冰方法

输电线路覆冰灾害及其预防措施已成为一个迫切需要解决的问题。在输电线路及绝缘子防冰措施的研究中,利用表面材料对绝缘子表面进行修饰,使绝缘子表面具有发热、超疏水等特性,减缓甚至阻止过冷却水滴在绝缘子表面冻结的研究思路引起了许多学者的兴趣。基于电热型防冰涂料,提出了一种具有"开断效应"的绝缘子涂层防冰结构,即将半导体硅橡胶涂覆于绝缘子底部,绝缘子上表面不作涂覆,利用过冷却水滴与涂层形成的回路产生焦耳热进行防冰。在实验室中分别对洁净绝缘子和具有开断结构的涂层绝缘子进行了防冰对照试验,试验结果表明:具有开断结构的涂层绝缘子均具有较好的防冰效果,同时能够最大程度地减小能耗;应用具有"开断效应"半导体涂层的绝缘子防冰方法具有良好的实验室防冰效果,涂层的稳定性、耐候性以及配置方式将是以后研究工作的重点。     

绝缘子新型防冰涂料施工工艺及应用效果

输电线路覆冰闪络严重威胁电网安全,在特定气候条件下可能大范围、连续发生,南方电网继2008年冰灾后,2010-2011年再次发生大范围冰闪事故。研发了输电线路绝缘子主动式防冰涂料,设计了新型防冰涂料在绝缘子表面的喷涂方式,并通过人工气候室试验验证了防冰涂料具有显著的防冰效果,能够明显减少、延缓绝缘子冰层形成,减少线路冰闪事故。输电线路人工观冰和监测数据分析表明,新型防冰涂料具有实际的防冰效果,但施工工艺和输电线路现场特殊环境条件影响了新型涂料的防冰应用,需要进一步开展防冰涂料的应用研究,以达到实用化目标。     

涂覆半导电室温硫化硅橡胶涂层的绝缘子污闪特性试验与仿真

绝缘子覆冰对电网的安全运行构成巨大威胁,目前有学者提出一种基于半导电RTV的电热防冰法。为了研究这种方法对于绝缘子污闪特性的影响,分别进行了绝缘子的污闪试验,绝缘子受潮试验和电场仿真计算,发现其可以在一定程度上提高绝缘子的污闪电压。由于这种半导电RTV具有较好的憎水迁移性,因此对污闪电压的提高有一定作用。此外,绝缘子半导电涂层增加了表面泄漏电流,对污秽层有烘干作用。同时通过仿真计算研究了涂层对绝缘子电场分布的影响,发现半导电涂层可以均匀绝缘子下表面的电场。综合分析得出半导电涂层的憎水迁移性、对污秽层的烘干作用、对绝缘子下表面电场的均匀作用,共同作用从而提高了绝缘子的污闪电压。     

超疏水绝缘涂层制备与防冰、防污研究现状

输电线路的覆冰灾害是电力系统最严重的威胁之一。超疏水绝缘涂层具有强憎水性和低表面能,因而具有提高输电线路防覆冰与防污性能的潜力。对超疏水绝缘涂层的制备方法及其在电力系统中的应用研究现状进行概述,介绍超疏水绝缘涂层的电绝缘性、化学稳定性、机械稳定性等基本性能,对比分析超疏水绝缘涂层与普通憎水性绝缘涂层的防覆冰与防污性能,阐明超疏水绝缘涂层在延缓绝缘子覆冰方面的机理。此外,对超疏水绝缘涂层在耐腐蚀等领域的应用研究现状也进行了介绍。提出在未来输电线路超疏水绝缘涂层的研究中,应重点关注制备方法的经济性、涂层表面的长效性以及防污闪机理等方面的关键问题,提升涂层的综合性能。