伞裙结构对绝缘子表面流注发展特性的影响

绝缘子伞裙结构的设计要考虑诸多影响因素,合理的设计绝缘子的伞裙结构可以提高沿面闪络电压,保证输电线路供电的可靠性。研究了伞裙结构对沿面预放电(流注放电)特性的影响,从如何抑制沿面流注放电的角度探讨了绝缘子伞裙结构的设计。从沿面流注放电的试验结果发现:光滑圆柱绝缘子表面流注拥有两个分量,即"沿面分量"和"空气分量",而带伞裙的绝缘子表面流注"沿面分量"不能越过伞裙传播到达上极板,只有"空气分量"可以到达上极板。此外,带伞裙绝缘子表面流注稳定传播场强大于光滑绝缘子表面流注稳定传播场强。沿面流注稳定传播场强与伞裙直径成正比,而相同电场下的流注传播速度则和伞裙直径成反比。伞裙位置对流注传播特性也有很大影响,在一定距离范围内,伞裙越靠近流注起始位置,流注传播越困难。     

气压与湿度对绝缘介质表面流注发展特性影响的试验研究

目前,正在建设和规划的特高压线路大多将经过高海拔地区,沿线复杂的气象条件(气压、湿度)将使输电线路及电力设备的绝缘状况面临严峻的考验。因此,有必要重点研究气压、湿度变化对绝缘介质沿面闪络特性的影响,为特高压输电线路的绝缘设计提供理论依据。通过研究流注放电特性,从放电机制上探讨环境因素(气压、湿度)对沿面闪络特性的影响。在"三电极"结构中,利用光电倍增管测量了不同气压、湿度条件下绝缘介质表面流注传播特性。试验结果表明:流注稳定传播场强分别与气压、湿度成正比例关系;在相同的电场强度下,流注平均传播速度、流注头部发光强度都分别与气压、湿度成反比例关系。因此,流注在低气压、低湿度情况下容易发展,流注稳定传播场强较小,相同电场强度下,流注平均传播速度、流注头部发光强度较大。     

绝缘介质表面流注发展特性的机理研究

绝缘介质表面流注的发展是沿面闪络中的重要的物理过程,研究绝缘介质表面流注的发展特性有助于揭示沿面闪络的机理,对输电线路及电力设备的绝缘设计有着重要的意义。在“三电极”结构中,利用光电倍增管测量不同绝缘介质表面流注传播概率和传播速度随平板间电场强度的变化规律：绝缘介质表面流注传播所需的稳定传播场强大于流注在空气间隙中稳定传播的场强;同时,在高场强下,绝缘介质表面流注拥有“沿面分量”和“空气分量”2个分量,而流注在空气间隙中传播时不存在“沿面分量”,只有“空气分量”。此外,不同绝缘介质表面流注稳定传播场强和传播速度存在差异：沿面流注的稳定传播场强与介质的介电常数成正比;流注的传播速度与介质的介电常数的关系不太明显,主要与介质表面电荷附着效应和光致电子发射效应有关。     

涂抹RTV的绝缘介质表面流注传播特性的研究

近年来RTV涂料广泛应用于输电线路绝缘子上,用来提高绝缘子在污秽状态下的绝缘能力。在长期的运行中,RTV涂层在表面局部放电的作用下将逐步丧失憎水性,绝缘能力也将下降。RTV涂层沿面局部放电将加速RTV涂层的老化,因此,有必要深入研究RTV涂层表面局部放电特性。介质表面局部放电的过程包含电晕放电、流注放电和电弧放电。流注放电是物理过程最复杂的,因此,本文将着重研究RTV涂层的表面流注放电特性。在"三电极"结构中,利用3个光电倍增管测量洁净和涂抹RTV涂料的绝缘介质流注传播特性。发现涂抹RTV涂料的尼龙介质表面流注稳定传播场强增加;相同电场强度下,流注传播速度降低。此外,不同厂家的RTV涂料在流注传播特性上存在差异,有些涂料不利于流注的发展,因此,将造成不同的涂料应用于输电线路时表面局部放电状况也会存在差异。     

大伞裙结构对复合绝缘子积污特性的影响EI北大核心CSCD

为了探究在不同部位改装大伞裙对复合绝缘子积污特性的影响,以FXBW4-110/100型复合绝缘子为基础原模型,构建3种大伞裙结构模型。采用COMSOL Multiphysic对4种绝缘子模型进行积污特性数值模拟,对比分析其附近流场和电场分布差异,探究其在不同风速、粒径、和电压类型下绝缘子表面的积污规律。结果表明:在适当部位改装大伞裙可以改变复合绝缘子近壁区域的流场分布;当所改装的大伞裙尺寸相对较小且片数较少时,复合绝缘子附近的直流电场强度分布几乎不发生变化;同一污秽颗粒粒径下,随风速的增大,积污量呈上升趋势;直流电压作用下,复合绝缘子始末端改装大伞裙即模型I,在低风速时积污量为原模型的75%~95%,且随着风速的增大,积污量差距先增大后减小;交流电压作用下,模型I的积污量以原模型积污量为基值上下浮动,而模型II和模型III在1~3 m/s时的积污量约为原模型的50%~90%。     

介电常数和表面性能对沿面流注发展的定量影响

绝缘介质表面流注发展是沿面闪络中重要的物理过程,研究介质表面流注发展特性有助于揭示绝缘介质和流注放电之间的作用关系,加深对沿面闪络机制的认识。利用光电倍增管测量了绝缘介质表面的流注发展特性,其中被测绝缘介质是由两种厚度为5 mm的绝缘介质层层相叠组成的。通过改变被测试品中两种绝缘介质的体积,可以定量的估计绝缘介质的介电常数(容性)和表面性能对沿面流注发展特性的影响。试验中,测量了尼龙和聚四氟乙烯、复合绝缘材料和聚四氟乙烯两种组合试品的表面流注稳定传播电场和传播速度,发现绝缘介质表面性能对流注发展的影响很大。此外,3种绝缘介质中复合绝缘材料的表面性能最不利于流注的传播。     

空气中沿面流注放电表面电荷分布特性的仿真研究北大核心CSCD

绝缘子表面积聚的电荷会畸变电介质表面电场进而引发沿面闪络。为研究空气氛围中绝缘介质表面在沿面流注放电发展过程中动态电荷积聚情况,在自主开发的二维流体沿面放电仿真模型中增加化学反应体系,模拟了正负极性沿面放电在起始及发展过程中流注自身特性以及介质表面电荷分布特性的演化过程。研究发现施加电压为负极性时,介质表面始终累计负电荷,沿面流注头部累积电荷量极高,流注头部后方界面处电场极性反转,正离子向介质表面运动;施加电压为正极性时,沿面流注头部累积正电荷,尾部电子朝介质表面扩散,介质表面总电荷量为负值。     

均匀电场作用下绝缘材料表面流注发展研究综述

绝缘子沿面闪络是输电线路设计和运行中面临的重要问题。流注的产生和发展是绝缘发生先导和闪络前的重要阶段,研究绝缘材料表面流注产生和传播对输电线路绝缘的设计和优化有很重要的意义。绝缘材料流注发展研究采用的实验装置是"三电极"结构,两个极板平行放置用以产生均匀电场,绝缘材料垂直放置在两极板之间,与下极板绝缘的针尖通以脉冲电压产生流注放电,均匀电场中流注的发展很少分叉,可以忽略空间电荷的影响。基于此,综述了绝缘材料表面流注发展的研究现状,介绍了绝缘材料性能、材料外形、外加电场、外加脉冲电压幅值等因素对绝缘表面流注发展的影响,总结了近年来绝缘材料表面流注发展所取得的成果,也提出了研究中尚不能合理解释的现象以及有待深入研究的问题。     

染污绝缘子表面流注放电特性的实验研究

为了研究绝缘子表面污秽对流注传播的影响,在海拔高度为2 100 m的特高压实验基地,利用3电极结构进行了实验研究,比较了涂覆不同盐密和灰密污秽的绝缘子上的流注传播特性,并用Ansoft电磁场分析软件对涂覆污层前后绝缘子表面的电场分布进行了仿真计算。实验结果表明:流注的稳定传播电场强度随盐密的增大而先增大,在盐密超过0.10 mg/cm2后保持不变,随灰密的增大而升高;在外加电场强度大于稳定传播电场强度后,相同电场强度下,变化污秽层盐密、灰密对应的流注传播平均速度相差不大。通过仿真计算发现:污层的存在使得绝缘子表面的电场分布发生畸变,污区的电场明显减弱,污层两端电场增强;污层电导率的变化使得电场分布改变,从而导致涂污前后绝缘子表面流注放电脉冲波形在盐密、灰密变化时的稳定传播电场强度变化。     

基于BP神经网络模型的复合绝缘子伞裙优化技术北大核心CSCD

伞裙参数对复合绝缘子的性能有着决定性的影响,为在确定的绝缘距离下得到污闪性能优异的复合绝缘子,文中分别采用人工污秽试验和机器学习的方法对复合绝缘子伞裙结构参数的优化问题开展了研究。机器学习的基础是数据,文中首先对不同伞裙结构参数的12种复合绝缘子试品完成了人工污秽试验,获得了关键伞裙参数对交流污闪电压的影响以及具有优异污闪性能的伞裙参数需满足的条件;其次,为深度挖掘人工污秽试验数据的价值,文中使用RMSprop梯度下降算法建立了以复合绝缘子伞裙结构参数和表面污秽度为输入的4层BP神经网络模型,可实现对交流污闪电压的预测以及性能比较,结果表明模型预测的平均误差小于6%,最大误差小于10%,采用机器学习算法与采用人工污秽试验所得的复合绝缘子伞裙优化结果是一致的,结论可为复合绝缘子的产品设计和性能校验提供参考。     

复合绝缘子加装超大伞裙结构的污闪特性

为了进一步提高沿海输电线路复合绝缘子的外绝缘性能,抑制其污秽放电现象和污闪事故的发生,采用了在复合绝缘子不同位置加装不同数量超大伞裙来提高其爬电距离,进而改善其外绝缘性能的方法.考虑到复合绝缘子的污闪特性不仅与其本身的爬电距离直接相关,而且与其伞裙结构密切相关,以2种常用的220 kV复合绝缘子为研究对象,通过人工污秽...     

复合绝缘子伞裙结构特征参数对其冰闪特性的影响

复合绝缘子伞裙结构是影响其冰闪特性的主要因素之一,由于冰棱桥接问题,选择合理的伞裙结构是确保冰区复合绝缘子运行安全的关键。本文在人工气候室模拟自然覆冰条件,研究了运行电压下复合绝缘子的覆冰特性及闪络特性。结果表明:复合绝缘子的覆冰量与伞裙结构特性、泄漏距离、覆冰水电导率等均有关,即泄漏距离和爬高比(CF系数)越大,覆冰越严重,且冰闪电压显著降低。由于泄漏距离和CF系数对复合绝缘子覆冰及其闪络电压的影响规律较为复杂,本文提出采用新的参数表征复合绝缘子的覆冰及其闪络特性,优化新的特征参数,可以获得适应于严重覆冰地区的复合绝缘子最佳伞裙结构。     

装设增爬伞裙改善陶瓷绝缘子表面电场分布的仿真研究

针对当前沿海陶瓷绝缘子重污染区污闪问题和生产实践中对陶瓷绝缘子装设增爬伞裙以提高其抗闪络性能的技术手段,采用有限元仿真方法分析３５kV 绝缘子装设增爬伞裙前后的表面电场分布规律.基于绝缘子伞裙表面电场强度从内到外单调递减的仿真结果,提出用绝缘子各层伞裙边缘场强最大值表征绝缘子抗闪络能力的观点,并比较了伞裙装设位置和装设数量对提高抗污闪性能的效果,找出最优安装方式,对生产实践起到直接指导作用。     

HTV硅橡胶复合绝缘子伞裙的热老化特性分析

高温硫化（HTV）硅橡胶复合绝缘子作为架空输电线路的重要组成部分,其在长时间的户外运行中出现的异常发热状态会加剧伞裙的老化,严重时会威胁到输电线路的安全运行。通过对HTV硅橡胶复合绝缘伞裙样品进行480 h的人工热空气老化试验,对样品进行邵氏硬度、水接触角、红外光谱、微观形貌及沿面闪络电压等多项性能参数的测量,分析伞裙样品的热老化特性。研究结果表明,长时间的热老化作用,会加剧伞裙的硬化,降低材料的憎水性。随着热老化时间增加,伞裙样品的老化程度增加,沿面闪络电压先增加后减小。     

覆冰地区交流输电线路复合绝缘子伞裙结构的电场分布优化

复合绝缘子在我国20多年的使用表明:与瓷和玻璃绝缘子相比,其防污闪性能优异,但防冰闪性能较差;伞裙结构是影响其冰闪电压的重要因素。基于此,模拟实际输电线路运行中的复合绝缘子覆冰情况,选取数种伞裙结构的35kV和110kV复合绝缘子进行了带运行电压覆冰试验。试验表明,同电压等级、不同伞裙结构的复合绝缘子其冰闪电压差别很大。根据试验数据进行了仿真计算,从电场角度分析了伞裙结构对冰闪电压的影响,计算结果与试验结果比较相符。最后,对该2种电压等级的绝缘子伞裙结构分别进行了优化。仿真分析表明,在相同覆冰条件下,优化后的绝缘子电场特性比优化前有了明显改善。     

正流注传播动力学特性随气压湿度的变化

为了解流注传播电场测量中大气参数的影响,利用“三电极系统”研究了不同气压湿度条件下正流注的传播电场和传播速度。利用两个光电倍增管检测流注在平行极板间的传播,获得了流注传播电场的概率分布及平均传播速度,得到了无外加脉冲电压时流注传播的“稳态电场”与相对空气密度、湿度间的经验公式,并和其它研究者提出的公式进行了比较。研究表明:流注传播的“起始电场”和“稳态电场”随着外加脉冲电压的减小而增大,随着气压和湿度降低而减小;电场强度相同时,流注平均传播速度随着气压和湿度的增大而减小,其数量级为105m/s。     

特高压交流复合绝缘子伞裙结构的优化设计

以750kV超高压交流、1000kV特高压交流输电线路工程为背景,介绍了线路悬式复合绝缘子伞裙结构的优化设计。在对14种不同伞裙结构的复合绝缘子试品进行人工污秽闪络试验的基础上,结合前期得到的对复合绝缘子伞裙积污特性仿真分析计算结果,优化选择了悬式复合绝缘子的伞裙结构,以使它们具有较优的综合性能。人工污秽试验及计算机仿真分析的结果表明,使用优化后的伞裙结构,可使线路悬式复合绝缘子同时具有较高的污闪电压、较优的积污特性以及较好的工程应用经济性。研究结果可为750kV超高压交流、1000kV特高压交流输电工程外绝缘的设计和绝缘子的选型提供理论依据。     

伞裙脆化位置对复合绝缘子电场强度分布的影响

为研究伞裙脆化位置对复合绝缘子电场强度的影响,建立了复合绝缘子伞裙不同位置的脆化模型,利用有限元对其电场强度和电位进行仿真分析。分析结果表明:伞裙脆化后金具处最大电场强度值比正常值大;高压端脆化部位的电场强度发生严重畸变,随着脆化位置向低压端靠近,脆化伞裙沿面电场强度先减小后缓慢增大;高压端脆化部位电位分布明显比正常值高,使单片绝缘子承受电压偏大,加速绝缘子老化,但越靠近低压端这种影响越不明显。提出通过改进伞裙和护套的材料配方(如采用白炭黑)来提高复合绝缘子抗污、抗脆化能力的建议。     

伞裙结构对330kV复合绝缘子交流覆冰特性影响

通过在人工气候室对设计的5种不同伞形结构的330 kV复合绝缘子进行大量的人工覆冰闪络试验,研究了伞形结构对复合绝缘子覆冰状态及50％覆冰闪络电压的影响.试验结果表明,相同覆冰程度下,不同伞型结构复合绝缘子的覆冰状态有明显的差异,优化复合绝缘子的伞形结构,合理布置大伞,可以使覆冰闪络电压提高50％.研制了330 kV防冰闪复合绝缘子,并在电力系统中大量使用,运行效果良好.