交流电场对220kV复合绝缘子覆冰及其闪络特性的影响

为补充完善高电压等级复合绝缘子带电覆冰的研究,以复合绝缘子FXBW-220/100为试品,在大型人工气候实验室对其进行了带电与不带电人工覆冰试验。利用试验结果分析了电场对复合绝缘子覆冰及闪络特性的影响,并针对试验现象给出了合理的解释。结果表明:电场对覆冰绝缘子覆冰的影响主要为电场的极化作用和几种常规放电等带来的热效应;电场的强度、场线的均匀性对复合绝缘子覆冰也有重要影响。带电情况下绝缘子覆冰的其它结论包括:带均压环的绝缘子的高压端不易发生桥接;复合绝缘子大部分伞面覆冰冰层结构密实、光滑、透明;带电情况下雨凇冰棱密度小于不带电情况下雨凇冰棱密度,且随着外加电压的提高而减小;均压环冰棱密度随着外加电压的提高而增加;绝缘子覆冰质量随着外加电压的提高呈先上升后降低的趋势;绝缘子50%闪络电压随着外加电压的提高呈先降低后升高的趋势。     

交流电场对复合绝缘子覆雾凇过程影响研究

绝缘子覆冰严重威胁输电线路的安全运行,而电场对输电线路绝缘子覆冰的影响不可忽视。以复合绝缘子FXBW-35/100为试品,在人工气候室内模拟自然覆冰条件,分析研究电场对复合绝缘子覆雾凇过程的影响。结果表明:电场对绝缘子覆雾凇的影响主要体现为对水滴的吸引作用和泄漏电流以及绝缘子表面各类放电现象的作用。电吸力的作用使得覆冰量与覆冰密度增加,泄漏电流以及绝缘子表面各类放电现象使得覆冰量与覆冰密度减小。随着外加电压的升高,绝缘子伞裙边缘、伞裙下表面以及芯棒背风面的雾凇明显增多,迎风面的雾凇全部出现下垂现象;带电覆雾凇时,雾凇密度较不带电时大;覆冰15 min时,冰重随电压的增长有一个先增加后减小的过程。     

带电覆冰过程对盘形悬式绝缘子覆冰及电场特性的影响

运行条件下绝缘子表面的电场强度对覆冰过程有明显影响,但国内外对此研究不多。为此,采用有限元法和COMSOL软件对3种盘型悬式绝缘子在不同覆冰状态下的电场和电位分布进行了计算,并结合在人工气候室内的覆冰试验来研究交流电场强度对绝缘子覆冰过程的影响。结果表明:有限元法计算的覆冰绝缘子表面电场和电位分布与试验结果具有一致性,能很好地解释电场强度对绝缘子覆冰过程的影响;绝缘子表面电场和电位分布受到覆冰状态和绝缘子材料和型式的影响;覆冰过程中,电场畸变和局部电场强度的变化影响绝缘子覆冰增长速率、覆冰外观和分布、覆冰质量、覆冰密度和闪络电压;电场对玻璃绝缘子覆冰过程的影响要高于瓷绝缘子。     

均压环安装位置对220kV复合绝缘子覆冰及其闪络特性的影响

在人工气候室对不同位置安装均压环的220 kV复合绝缘子进行了人工带电覆冰试验,分析了均压环安装位置对绝缘子覆冰及电气特性的影响。结果表明:复合绝缘子本身电场分布极不均匀,使不同均压环安装位置对改善电场分布的效果不尽相同,从而对复合绝缘子覆冰有明显影响。高压端均压环使高压端伞裙覆冰比较均匀,冰棱生长较长,均压环冰棱呈向外弯曲生长,提高冰闪电压;低压端均压环使低压端伞裙相邻冰棱之间发生粘接,均压环冰棱基本呈垂直生长,降低冰闪电压;绝缘子和均压环表面覆冰密度大于冰棱冰密,安装均压环的高压端或低压端,其表面和冰棱冰密都大于不带均压环时;仅高压端带均压环时的绝缘子自身冰重大于仅低压端带均压环时。     

工作电压下110kV交流绝缘子串覆冰特性研究

绝缘子覆冰严重威胁输电线路的安全运行。国内外已有许多关于绝缘子覆冰闪络导致电力系统故障的报道，对绝缘子覆冰过程及其特性开展深入研究具有重要意义。文中在人工气候室模拟自然覆冰条件，对7片XP-70、XWP-160瓷绝缘子串和FXBW4-110/100合成绝缘子在运行电压（相对地电压64kV）下和不带电情况下的覆冰特性进行了试验研究。分析了带电和不带电对绝缘子覆冰的影响和差异，结果表明：带电与不带电条件下绝缘子覆冰状况有差异，带电覆冰下绝缘子高压端不易被冰棱桥接，绝缘子带电时覆冰密度比不带电时覆冰密度小，且带电时绝缘子表面覆冰多呈松针状。绝缘子覆冰密度与电场强度、绝缘子材料、结构、形状、覆冰水电导率等有关。     

风速对复合绝缘子覆冰增长及其闪络特性的影响

风速和电场均是影响绝缘子覆冰的重要因素,在多功能人工气候室对不同风速下的复合绝缘子进行了人工雨凇带电和不带电覆冰试验研究,分析了风速和电场双重作用对冰棱生长、覆冰量、覆冰密度、厚度及闪络电压的影响。研究表明:随着覆冰期风速的增大,绝缘子的冰棱长度、倾角、伞面冰厚、覆冰密度和覆冰重量均逐渐增大,在覆冰时间相同的条件下,其闪络电压随着风速的增大而逐渐降低;电场在风速较低时对覆冰参数和闪络性能都有明显的影响,但随着风速的增大,此种影响逐渐变得不明显,在风速较大的条件下可以不考虑电场的影响。     

覆冰绝缘子导电离子分布规律

为研究电场及染污方式对覆冰复合绝缘子导电离子分布的影响,该文在低温、低气压人工气候室对两种染污方式下的35 k V复合绝缘子开展了带电和不带电雨凇覆冰试验。结合COMSOL软件仿真分析冰凌尖端水滴及覆冰滴水过程对绝缘子覆冰的影响,揭示电场、染污方式和染污程度对覆冰绝缘子离子分布的影响规律。结果表明:电场对绝缘子覆冰形态、冰层及冰凌中离子分布和闪络电压均有显著的影响;在带电覆冰条件下,采用覆冰水电导率法时的冰层及冰凌融冰水电导率均低于不带电时;在不带电覆冰条件下,采用固体涂层法时的融冰水电导率远高于覆冰水电导率;绝缘子带电覆冰时的闪络电压高于不带电时,而闪络过程中的融冰水电导率低于不带电时。在分析绝缘子覆冰闪络时,应考虑晶释效应对其闪络特性的影响。     

直流电场对复合绝缘子覆冰及其闪络特性的影响

为研究直流电场对复合绝缘子覆冰的影响,在人工气候实验室中对FXBW-35/70型复合绝缘子进行了带电人工模拟覆冰试验。分别进行了不带电以及正负10 kV、20 kV、30 kV的直流电压试验,对比了不同电压等级下的绝缘子覆冰和闪络特征,分析了直流电场下不同极性对覆冰的影响,并进行了解释。试验结果表明:直流电场强度对复合绝缘子覆冰和闪络特性会产生影响,随着试验电压等级的升高,绝缘子伞面冰层的粗糙程度会增大,冰凌的向内弯曲度会增大,密度降低,覆冰质量呈先增大后减少的变化趋势,覆冰绝缘子的50%闪络电压呈先降低后上升的趋势;直流电场的不同极性也会对复合绝缘子覆冰产生影响,相同电压等级下,正极性电压作用下的冰凌平均密度大于负极性,负极性电压作用下的绝缘子50%闪络电压低于正极性。     

交流电场对覆冰水冻结过程中导电离子迁移的影响

鉴于冰层电导率分布对于绝缘子闪络的重要性,文中着重从以下方面进行研究:电场对水滴冻结过程的影响、电场强度对导电离子迁移的影响。通过对带电覆冰绝缘子冰层融冰水电导率的测量,进而分析讨论绝缘子表面冰层和冰棱中电导率的空间分布。结果表明:水滴的平均冻结时间跟电场强度有关系。电场强度越大,覆冰水冻结过程中导电离子迁移程度越小。绝缘子表面冰层融冰水电导率与融冰时间成非线性递减关系。绝缘子在串中的悬挂位置对其冰层最大融冰水电导率有明显影响。带电覆冰条件下,冰层和冰棱的最大融冰水电导率要低于不带电覆冰条件下的对应值。综上所述,交流电场对覆冰水中导电离子迁移的影响较为明显。因此,该研究为进一步完善绝缘子覆冰闪络模型提供参考。     

棒形悬式瓷绝缘子的覆冰交流闪络特性研究

绝缘子覆冰闪络事故严重危害着输电线路的运行安全。为了研究影响棒形悬式瓷绝缘子覆冰交流闪络特性的因素,文中在人工气候室内对棒形悬式瓷绝缘子进行了带电和不带电的人工覆冰试验以及交流闪络试验,研究了表面覆冰程度、盐密污秽度和覆冰水电导率对绝缘子闪络特性的影响,试验中使用高速摄影机对放电电弧的发展过程进行检测,并用示波器记录泄露电流和闪络电压。结果表明:带电覆冰和不带电覆冰导致绝缘子表面覆冰程度不同,对其冰闪特性具有显著的影响:局部放电的初始位置和电弧的发展过程具有不同的特点而且在电弧发展到完全贯穿绝缘子表面前,在相同的试验电压下带电覆冰绝缘子的泄露电流比不带电覆冰绝缘子的泄漏电流大;棒形悬式瓷绝缘子覆冰闪络电压随盐密污秽度和覆冰水电导率的增大而降低,且相同盐密污秽度下带电覆冰绝缘子的闪络电压高于不带电覆冰绝缘子的闪络电压。研究结果可为为输电线路绝缘子选型以及防冰减灾等,提供试验依据和技术参考。     

紧凑型输电线路复合绝缘子轴向电场分布分析

了解线路复合绝缘子的轴向电位和电场分布对绝缘子的相关设计和运行维护具有现实意义。为此,利用电磁场有限元计算软件建立了考虑杆塔和导线影响的750kV单回路紧凑型线路复合绝缘子三维模型,计算分析了复合绝缘子在无均压环和安装合适均压环两种情况下的轴向电位和电场分布;计算过程中忽略了伞裙对轴向电场分布的影响。计算结果表明,配置合适均压环后,复合绝缘子轴向电位分布的不均匀性得到有效改善,对金具端部附近场强的控制达到良好效果。最后计算了复合绝缘子伞裙和悬挂方式对电场分布的影响,结果表明,电场分布计算忽略伞裙影响是合理的,且悬挂方式对空间电场分布有一定影响。     

500 kV双回换位塔电气模型设计优化的研究

目前国内500kV双回换位塔的电气模型存在不利于复合绝缘子防上下伞裙的冰桥短接和防雷性能不足等缺点。通过安装侧针完善跳线防雷设计,改变跳线出口角度改善绝缘子高压端的场强分布,悬垂串和耐张串采用内弧结构的拉线型U形环避免芯棒与端部金具连接的扭伤,跳线串改成八字形或V字形以有效防污闪、雨闪和冰闪,耐张串采用复合绝缘子使双回换位塔完全免清扫。从而500 kV双回换位塔电气模型即可得到优化。     

500kV瓷支柱绝缘子加装复合增爬裙后的覆冰闪络特性

为了研究500kV超高压瓷支柱绝缘子加装复合增爬裙(CAS)后的覆冰闪络电压特性,在特高压交流试验基地的大型环境气候实验室开展了500kV瓷支柱绝缘子加装CAS和未装CAS的覆冰闪络试验。研究并分析了2种工况下支柱绝缘子覆冰状态、闪络电压、泄漏电流发展以及放电路径。研究结果表明,加装CAS的瓷支柱绝缘子可有效阻止冰棱的形成,并且增爬裙之间不会被冰棱桥接,其放电主要沿冰棱和气隙发展。在绝缘子表面有污秽的覆冰状态下,带有CAS的500kV瓷支柱绝缘子覆冰闪络电压大于最大运行相电压,较未装CAS的支柱绝缘子提高约58%。     

Flashover Performance of HVDC Iced Insulator Strings

Based on artificial icing test results, it was found that the DC flashover voltage of iced insulator strings was non-linear with different string lengths. An experimental formula of flashover voltage on iced insulators of different string lengths is introduced in this paper. Icing tests were carried out on different kinds of insulators including DC anti-fog, double-shed and three-shed insulators. Under serious ice conditions, the DC flashover voltages of the different types of insulator strings were very close. The flashover voltage of energized iced strings was a little higher than that of de-energized ones.     

低气压下XP-160型绝缘子覆冰交直流闪络特性比较

低气压、污秽及覆冰共存的环境下绝缘子的电气性能将大为降低,国内外在该领域已进行了较多的研究,但是关于该环境下绝缘子在交、直流电压下闪络特性差异的研究却鲜见报道。作者在大型多功能人工气候室对7片串XP-160盘形悬式绝缘子进行人工覆冰闪络试验,研究了固体涂层法和覆冰水电导率法2种染污方式下气压和污秽对绝缘子串覆冰闪络电压...     

覆冰绝缘子串的交流闪络特性和放电过程

为了解长串绝缘子在高海拔下的冰闪特性,在气候室内对XP-70、XWP2-160绝缘子串和FXBW4-110/100合成绝缘子进行了人工覆冰电气试验研究。结果表明:气压对覆冰绝缘子串冰闪电压的影响与污秽绝缘子的相似,3种绝缘子的气压影响指数分别为0.64、0.55和0.69;在不同气压下冰闪电压与绝缘子串长均呈线性关系;绝缘子串覆冰以后的电压分布发生变化且受冰的状态的影响,这个变化是覆冰绝缘子串电气特性下降的主要原因;覆冰绝缘子串的局部电弧发展成完全闪络所需的时间比污秽绝缘子长,且受冰层的融化和冰凌状态的影响;覆冰绝缘子的临界闪络电流大于污秽绝缘子,且与绝缘子串长和类型有关,其原因有待进一步研究。     

覆冰XP-160型绝缘子串的操作冲击闪络特性

目前对操作冲击电压作用下的覆冰绝缘子电气特性的研究较少。文章在人工气候室内进行了模拟覆冰试验,研究了普通悬式覆冰瓷绝缘子的操作冲击特性。结果表明：覆冰将导致绝缘子的操作冲击特性下降,且随着覆冰量、覆冰水电导率的增加,50%放电电压下降且50%放电电压降低的百分比有明显的饱和趋势,击穿时间几乎发生在波尾和波峰附近。根据试验结果,文章还得到了50%放电电压与覆冰量、覆冰水电导率分别满足负指数幂函数关系的结论。