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。     

电场对冰水相变过程晶释效应的影响

覆冰水电导率会影响冰表面水膜电导率,进而影响覆冰绝缘子的电气特性。但是,对于电导率的空间分布缺乏研究。为此在低温、低气压气候室对3片串XP_4–160瓷绝缘子分别在带电和不带电条件下开展覆冰试验,结合COMSOL Multiphysics软件仿真和水分子极化理论分析了电场对绝缘子覆冰形态的影响。在电场、水分子极化以及局部放电、泄漏电流等因素的综合作用下,绝缘子带电覆冰冰凌长度较短、直径较细且冰凌尖端向绝缘子串轴线弯曲。将完成覆冰后的绝缘子冰层和冰凌分别置于恒温环境中融化,测量其融冰水电导率,结果表明,绝缘子在带电和不带电覆冰条件下,冰层及冰凌融冰水电导率随融冰时间的增加均呈非线性下降;覆冰水电导率越高,晶释效应越明显;受电晕放电、局部电弧及泄漏电流等因素的影响,不带电覆冰时的融冰水电导率高于带电覆冰时的融冰水电导率。     

复合绝缘子冰凌生长特性及其影响因素

复合绝缘子由于伞群间距较小,与玻璃和瓷质绝缘子相比更容易发生覆冰闪络。为了研究复合绝缘子的冰凌生长特性,针对短串复合绝缘子进行了电场仿真分析和覆冰试验,得到了冰凌生长与电场分布之间的作用关系,并研究了电压和环境因素对复合绝缘子冰凌生长过程的影响。结果表明,冰凌生长与电场分布相互作用,当尖端最高场强达到30 kV/cm时,局部电弧使冰凌生长速度减缓甚至停止;试验过程中沿串泄漏电流大小和局部放电程度受电压、环境温度、覆冰水电导率、降雨强度和染污程度等因素的影响,进而影响冰凌的生长过程和桥接情况,增大施加电压、环境温度、覆冰水电导率、染污程度或减小降雨强度均能延缓绝缘子冰凌生长速度。     

110kV覆冰绝缘子串交流闪络放电过程研究

受冰冻灾害天气的影响,广东北部的清远、韶关地区多条110kV以上线路受覆冰影响跳闸。为了进一步加深认识覆冰对绝缘子闪络问题,笔者对110kV玻璃绝缘子串覆冰闪络过程进行了细致的研究。考虑到粤北地区绝缘子覆冰的特点,在中国电力科学研究院的人工气候室中,采用绝缘子上下表面均匀覆冰的方式来模拟绝缘子覆冰形貌;并从覆冰绝缘子冰凌的长度、融冰水电导率以及污秽程度等方面研究了融冰期绝缘子覆冰闪络时的放电过程。试验结果表明绝缘子表面的融冰水电导率有明显的盐析效应,使覆冰过程中的融冰水电导率增大,降低闪络电压;无冰凌情况下绝缘子放电过程与污闪类似,有冰凌存在的情况下,放电路径沿未桥接冰凌发展;与没有污秽的情况相比,污秽的存在使闪络过程中放电更加严重。     

覆冰圆柱绝缘子起弧前电位与电场分布研究

绝缘子覆冰闪络之所以比污秽闪络过程复杂,不仅在于电弧发展过程中放电路径不唯一,而且往往与覆冰水电导率、覆冰形态等因素有关,因此该文在人工气候室对覆冰光滑圆柱绝缘子进行了交流闪络特性试验,着重从电场的角度研究覆冰水电导率与无冰带对绝缘子起弧前沿面电位、电场分布的影响。试验和计算结果表明:无冰带长度与绝缘子闪络电压成线性关系;无冰带的位置对闪络电压和沿面最大电场强度有较大的影响;覆冰水电导率越高闪络电压越低,同时电位、电场畸变越明显;较高相对介电常数的冰体、较高电导率的融冰水膜和无冰带的存在,是使绝缘子沿面电位、电场分布发生变化,进而一定条件下导致起弧的重要因素。     

预染污方式对瓷和玻璃绝缘子人工覆冰交流闪络电压影响的研究

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。如何模拟和表征污秽对绝缘子冰闪电压的影响,是防冰抗冰设计的基础。笔者根据人工气候室的试验结果,探讨了染污方式,即固体涂层法染污或覆冰水电导率染污对3种型式的瓷和玻璃绝缘子覆冰交流闪络电压的影响,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,固体涂层法染污的绝缘子冰闪路径沿着绝缘子表面;覆冰水电导率模拟污秽时,放电沿着冰层外表面,因此试验结果的分散性较小,试验简便和易于控制。     

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。     

冰水相变过程中盐分迁移现象及其对融冰泄漏电流的影响

2008年中国南方地区遭受历史罕见的覆冰灾害,绝缘子在低温高湿环境下的覆冰闪络成为电力系统中的频发事故。基于低温下高锰酸钾溶液的冷凝实验可知,冰水相变过程中盐分会发生迁移,过冷却水的凝结由底层向表层逐步发展。洁净绝缘子盐分迁移实验表明,融冰水电导率接近于覆冰水电导率的1.5～2.5倍,冷凝速度愈慢,盐分迁移现象愈明显;表面污秽主要影响底层冰融冰水的电导率,而对表层冰的影响较小。由110 kV全尺寸玻璃绝缘子覆冰闪络实验可知,污秽的存在会造成融冰路径的变化,底层冰由于具有较高的含盐量而首先融化,与洁净绝缘子相比,染污0.1 mg/cm2的试品泄漏电流在20mA以上的维持时间提高了2.86倍。结果表明:冰水相变前盐分的迁移会改变冰层中的盐分分布状态,引起融冰过程中泄漏电流的升高,这是造成覆冰闪络电压降低的重要原因。     

染污方式对覆冰瓷和玻璃绝缘子直流闪络特性的影响

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。如何模拟和表征污秽对绝缘子冰闪电压的影响是防冰抗冰设计的基础,因此根据多功能人工气候室的试验结果探讨了染污方式,即固体涂层法染污或覆冰水电导率染污对瓷和玻璃绝缘子覆冰直流电压的影响,分析了人工覆冰绝缘子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;染污方式对覆冰绝缘子的放电路径有影响,固体涂层法染污的瓷和玻璃绝缘子冰闪路径沿着绝缘子表面,覆冰水电导率模拟污秽时,放电沿着冰层外表面;覆冰水电导率法试验结果的分散性较小,试验简便且易于控制。因此,建议试验时可采用覆冰水电导率法模拟污秽。     

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。     

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。     

交流电场对复合绝缘子覆冰过程的影响

电场对输电线路绝缘子覆冰过程的影响不可忽视。以复合绝缘子FXBW-35/100为试品,分别进行了带电与不带电人工覆冰试验,分析电场对复合绝缘子覆冰过程的影响。结果表明：电场对绝缘子覆冰的影响体现为对水滴的吸引作用和泄漏电流的热效应。电场强度小的地方吸引作用明显,而电场强度大的地方热效应明显;带电覆冰时,冰凌中的气泡增多会向复合绝缘子的芯棒弯曲;低压端附近冰密度较大;高压端附近冰密度较小;冰厚的增长速度会出现饱和;冰重随电压的增长有一个先增加后减小的过程;带电覆冰时会出现稳定燃烧的电弧,这容易损伤绝缘子。     

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...     

低气压下特高压直流污秽复合绝缘子覆冰闪络特性

复合绝缘子耐污性能好,我国在建的云广±800 kV直流特高压线路将采用复合绝缘子,但该线路面临覆冰和高海 拔的影响。该文在人工气候室模拟高海拔的低气压研究了2种不同伞型结构的染污复合绝缘子直流冰闪特性。结果表明：特高压直流复合绝缘子冰闪电压随冰厚和污秽程度增加均呈幂函数规律下降,2种绝缘子冰厚影响特征指数分别为0.246、0.212,污秽影响特征指数则分别为0.174 2、0.178 4。而冰闪电压与高海拔低气压之间满足幂函数关系,其气压影响特征指数与绝缘子型式、覆冰状态和覆冰量、污秽程度等有关。在中等覆冰条件下,五三型结构复合绝缘子具有较好的覆冰电气性能。在严重覆冰条件下,复合绝缘子伞裙结构对直流冰闪电压的影响不明显。     

间插布置方式对交流绝缘子串覆冰特性影响

间插布置方式可以提高绝缘子冰闪电压,本文通过实验验证了覆冰绝缘子串电场仿真计算模型,并在此基础上分析研究了大盘径绝缘子的直径和绝缘子串中间插绝缘子位置对绝缘子串电场分布的影响.研究结果表明:间插布置方式下覆冰绝缘子串电压分布发生严重畸变,但比标准绝缘子串下的最大电压分布小;采用"3+1"和"4+1"间插布置方式且大盘径...     

山区超高压输电线路玻璃绝缘子串防覆冰闪络措施研究

秦岭山区由于其特殊的地理环境和气象条件屡屡出现山区内线路绝缘子覆冰闪络故障。由于绝缘子串覆冰后冰凌桥接伞裙,造成绝缘子串电压分布的畸变,致使绝缘子串闪络电压降低并引发冰闪。在绝缘子串中安装大盘径绝缘子可以阻断冰凌桥接通道,在一定程度上提高绝缘子串覆冰闪络电压,如安装数量和方式合理,可以保证绝缘子串的正常运行。     

输电线路绝缘子串防冰闪措施研究

2008年1—2月,南方地区严重的冰灾事故给部分地区电网造成了巨大的损失,绝缘子串冰闪是造成这次冰灾事故的主要因素之一,因此预防绝缘子冰闪对于保证覆冰地区输电线路安全运行十分重要。通过对绝缘子冰闪机理进行分析,文章比较了3种预防输电线路绝缘子串冰闪措施的特点,指出绝缘子串发生冰闪的主要原因是绝缘子串电压分布畸变和冰凌桥接导致融冰时形成了连续高电导水膜,并指出在一些防冰闪措施中,防污闪复合涂料(permanent room temperature vulcanized anti-contamination flashover composite coating,PRTV)并不能有效防止绝缘子覆冰,且会降低绝缘子冰闪电压,因此笔者不推荐采用PRTV预防冰闪。同时,因V型串和间插方式可有效调高绝缘子冰闪电压,这种方式在覆冰地区输电线路设计和改造中较实用。     

冰凌针-板间隙直流正极性下起始电晕特性的研究

覆冰是电力系统的严重自然灾害之一。覆冰绝缘子伞裙间隙未桥接时,冰凌尖端的放电是影响绝缘子闪络电压的主要因素之一。选择冰柱-冰板间隙模型,借助于紫外线成像仪等设备,在人工气候室内研究了冰凌-冰板模型的电晕特性,提出了用紫外线成像仪确定冰凌-冰板起晕电压的方法, 分析了影响冰凌起晕电压的因素。结果表明:冰凌-冰板间隙起晕电压与冰凌状态有关,湿冰的起晕电压较低,干冰的起晕电压较高;间隙较长,起晕电压较高;气压较低,起晕电压较低;冰凌起晕电压与覆冰水电导率没有明显关系。     

绝缘子覆冰闪络的主要影响因素分析

根据覆冰闪络发展过程中泄漏电流的变化情况,阐述了绝缘子覆冰闪络的形成过程,并根据绝缘子覆冰闪络机理,从覆冰类型、覆冰量、污秽度、覆冰水电导率以及绝缘子串类型、海拔高度等主要影响因素对绝缘子覆冰闪络电压进行分析,认为雨凇、混合凇和硬雾凇是造成绝缘子覆冰闪络的主要原因.实验结果表明,覆冰水电导率对绝缘子冰闪电压的影响很大,...