污秽与湿度及其交互作用对硅橡胶电晕老化后闪络电压影响研究

以复合绝缘子用高温硫化硅橡胶为研究对象,通过正交试验,利用电晕放电加速老化电极与环境模拟系统研究了在染污硅橡胶实际运行中污秽浓度、环境湿度以及二者之间的交互作用对其沿面闪络电压的影响,探究了3种影响因素对染污硅橡胶电晕老化的影响机理及闪络电压改变的原因。结果表明:当污秽物质的憎水性较差时,高污秽浓度与高湿度条件下硅橡胶老化试样的闪络电压更高。对于憎水性相同的污秽物质,可溶性盐的存在可以增大污秽浓度与湿度间交互作用对硅橡胶老化试样闪络电压的影响,并能降低污秽浓度与湿度的变化对染污硅橡胶老化后闪络电压的影响,使得闪络电压改变的幅度减小。     

高岭土染污硅橡胶电晕老化后的沿面闪络电压研究

为了研究染污复合绝缘子的电晕老化特性,选取复合绝缘子用高温硫化硅橡胶为研究对象,对高岭土染污硅橡胶试样进行不同湿度下的电晕老化,研究高岭土浓度、老化时间和湿度对硅橡胶电晕老化后闪络电压的影响。并结合老化试样的憎水性测试结果,分析了老化硅橡胶沿面闪络电压变化的原因。结果表明:由于受到污秽层被电晕放电产生的高能粒子击散程度的影响,环境湿度的增加会使染污硅橡胶老化后的憎水恢复性下降,闪络电压变化幅度较大;污秽浓度的增加会使老化硅橡胶的憎水恢复性下降,但污秽浓度和老化时间对闪络电压的作用主要受到污秽层是否含有可溶性盐的影响,盐分能够掩盖污秽浓度和老化时间对闪络电压变化趋势的影响。     

丧失憎水性的直流复合绝缘子耐污特性

通过人工污秽试验研究了丧失憎水性的复合绝缘子在直流电压下的污秽闪络特性,给出了两种憎水性状态下的复合绝缘子污闪电压,在憎水性完全丧失状态下时不同表面污秽度下的复合绝缘子50%闪络电压,文中还分析了表面污秽不均匀分布对污闪电压的影响。试验结果表明即使复合绝缘子完全丧失憎水性,其污闪电压较相同长度的瓷或玻璃绝缘子串高20%～50%。     

复合绝缘子表面憎水性和污秽对其湿闪电压的影响

提出一种染污复合绝缘子的湿闪络试验方法，给出不同憎水性和污秽条件下复合绝缘子的干、湿闪电压，并根据试验结果对其干、湿闪机理进行了分析。试验结果表明：复合绝缘子的湿闪电压随表面憎水性的减弱而降低，干闪电压与表面憎水性无关；表面存在污秽时，绝缘子的湿闪电压较清洁表面有明显下降；其表面憎水性的不同仍然影响着复合绝缘子的湿闪电压；在不同盐密条件下，涂污的复合绝缘子湿闪电压也随表面憎水性的减弱而降低；重污秽条件下其表面憎水性较差时的湿闪电压要比憎水性良好时下降11％。     

长期运行复合绝缘子憎水性的非均匀变化特性

研究绝缘子不同部位的憎水性状态及其影响因素对整支复合绝缘子的憎水性测试及判别具有指导意义。为此,以4串现场运行后的复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角方法对整串绝缘子系统地进行憎水性测试。由测试结果可知,整支复合绝缘子的憎水性分布是不均匀的,主要表现为沿串不同伞裙、同一伞裙不同区域的憎水性不同。绝缘子沿串憎水性分布与沿串电场强度分布规律一致;对于同一伞裙,其上、下表面的憎水性存在差异,且其不同方位的表面也有差异,并存在憎水性相对最差的一个方位。进一步分析发现,绝缘子表面放电是造成运行复合绝缘子憎水性下降的主要因素,而长期紫外辐射及污秽作用会引起表面憎水性能的劣化。     

高海拔地区电晕放电对染污复合绝缘子表面憎水性的影响

复合绝缘子在实际运行中面临各种严酷环境,在高海拔地区空气稀薄,一旦发生电晕放电,带电粒子将对复合绝缘子表面状态产生严重的不良影响,破坏其表面状态,使其表面憎水性下降,丧失优异的防污闪性能。利用不同压强的气体环境模拟不同的海拔进行了不同海拔下交、直流电晕放电对不同染污程度复合绝缘子的影响实验,获取了气压、电压、放电形式等因素对复合绝缘子表面憎水性及憎水性恢复特性的影响规律;并讨论了交流电压作用下,表面污秽对复合绝缘子憎水性及憎水性恢复特性的影响。结果表明:交、直流电晕放电产生的高能粒子造成复合绝缘子表面憎水性不同程度降低,随气压降低或外施电压升高,电晕放电对复合绝缘子表面状态造成的影响程度加深;交流电晕对复合绝缘子表面憎水性的破坏程度远大于正、负极性直流电晕;干燥条件下,表面轻度污秽在一定程度上减弱电晕放电对复合绝缘子表面憎水性的破坏效果。     

老化对合成绝缘子防污性能的影响

硅橡胶合成绝缘子具有憎水性和憎水性迁移特性,使其在短期内具有优异的防污性能。但长期运行于严重污秽环境下,合成绝缘子会老化,导致防污能力下降,污闪电压降低,泄漏电流增大沿面放电,靠民表面腐蚀,进一步加速合成绝缘子老化。因此,老化是导致合成绝缘子故障的主要原因。实验还表明,污闪电压与盐雾密度的关系很小,合成绝缘子的污秽度不宜用盐雾密度表征,而用表面电阻或表面电导率表征更好。     

高电导率雾对复合绝缘子憎水性的影响

沿海地区的海雾以及城市工业区的浓雾,其雾水的电导率高,会导致绝缘子快速积污,并可能对复合绝缘子憎水性能产生影响,研究了高电导率雾环境下染污硅橡胶表面的憎水性能变化过程。利用超声波雾发生装置来产生高电导率雾,在小雾室内使染污的硅橡胶试片受潮,采用静态接触角法测量染污试片表面的憎水性在受潮前后的变化。试验发现,在高电导率雾中受潮会导致染污硅橡胶试片表面的憎水性下降。受潮结束后,污层表面的憎水性恢复情况和污秽物中的不溶物成分有关;污秽中可溶盐成分与不溶物成分的比值越高,对憎水性恢复越不利;此外,环境湿度越高,越不利于憎水性恢复。分析认为,高电导率雾导致硅橡胶表面污层的盐密值增加,增强了污层的吸水能力,是染污硅橡胶表面憎水性下降的原因。     

复合绝缘子表面污层固着及其对绝缘性能的影响

绝缘子在长期使用过程中表面的放电活动可能会使污层发生变化,从而影响绝缘子的积污特性。为了研究此影响,通过绝缘子表面放电模拟试验,研究了涂污绝缘试片在放电条件下发生的变化,并发现了污层固着现象。通过监测放电电流并用扫描电子显微镜观察固着污层的微观形貌,认为由电弧产生的高温对污秽颗粒引起的烧结作用是造成污层固着的主要原因。另外研究了固着污层对硅橡胶材料性能的影响,测量了涂污试片在放电试验前后的憎水性以及闪络电压。结果表明:固着后致密的污层会降低硅橡胶试片的憎水性迁移速率;放电固着减缓了污层中盐分的溶出速率,从而提高了染污试片的闪络电压。     

污湿环境中合成绝缘子憎水性影响因素分析

实验并分析了污湿环境中影响合成绝缘子憎水性的各种因素。结果表明 :酸性物质对憎水性影响较小 ,碱性物质使憎水性减弱 ;污秽层附着于硅橡胶表面的时间越长则憎水性越强 ;ESDD值越高则憎水性越弱 ;NSDD对憎水性影响较小 ;合成绝缘子不明原因闪络并非污湿闪络     

绝缘子沿串憎水性不均匀分布对污闪特性的影响研究

RTV涂料具有良好的防污闪性能,在电力系统得到大规模应用。但作为一种有机材料,受高温、高湿和强紫外线照射等恶劣条件的影响,绝缘子表面RTV涂料会逐渐老化,绝缘子沿串憎水性出现不同程度的下降,影响RTV涂料的防污闪效果。为了研究绝缘子串污闪电压与其沿串憎水性分布的关系,文中对人工染污的绝缘子串进行污闪试验,试验研究了仅在绝缘子上表面或下表面涂有RTV和仅在绝缘子串高电场区或低电场区覆涂RTV涂料时,沿串憎水性分布不均匀的绝缘子串的污闪电压。研究发现:同种污秽度下,下表面涂有RTV的绝缘子串的污闪电压的绝缘子串的污闪电压远高于仅涂上表面的绝缘子污闪电压;而低场强区涂RTV的绝缘子串污闪电压和高场强区涂RTV的绝缘子串污闪电压并没有明显的差异。试验结果为老化RTV涂料的评估提供参考。     

RTV涂层表面绿球藻的生长对绝缘支柱电气性能的影响

在四川等潮湿地区,涂覆RTV涂料的绝缘子表面往往会大量生长绿球藻,给绝缘子带来了潜在的运行风险。因此,本文首先调研了四川地区各变电站内绝缘子表面绿球藻的种类、生长状况和覆盖特性,然后取样分析了绿球藻对支柱绝缘子表面积污和憎水性分布的影响,最后进行了长有绿球藻绝缘支柱的操作冲击闪络特性试验和自然污秽试验,以及模拟自然污秽状况下的人工污秽试验。通过以上研究,获得了绿球藻对支柱绝缘子表面憎水性、操作冲击以及污秽闪络特性的影响。结果表明,绿球藻多生长于支柱绝缘子伞裙上表面,并使被覆盖区域的憎水性大大降低,从而导致污秽闪络电压降低,但其操作冲击特性并未因为绿球藻的存在而明显降低。     

大气环境对合成绝缘子的憎水性影响分析

通过模拟不同的气候条件,试验分析了大气环境中影响合成绝缘子憎水性的各种因素,结果表明:分离水珠影响了硅橡胶表面的电场分布,局部小电弧导致了硅橡胶表面憎水性能的下降;合成绝缘子的憎水性随污秽层等值盐密的升高而降低,随污秽层附着时间的增长而增强,且酸性物质对合成绝缘子憎水性的影响较碱性物质影响小;低温特别是覆冰条件下,合成绝缘子的憎水性将减弱甚至丧失;随温度的升高,小分子聚合物挥发速度加快,硅橡胶的憎水性能越强,其老化速度加快。     

交流电晕对硅橡胶材料憎水性的影响

采用针-板电极研究交流电晕对硅橡胶材料憎水性的影响。研究发现作用电压、表面污秽状态、相对湿度等因素都会影响电晕条件下的硅橡胶材料憎水性丧失和恢复特性。交流电晕使清洁试片憎水性丧失迅速，但憎水性恢复缓慢，一般憎水性恢复需要10h以上；而染污试片憎水性丧失相对较慢，憎水性恢复较快，一般憎水性丧失需要6h以上。研究证实，IEC62217中的复合绝缘子多因素试验对硅橡胶材料憎水性丧失和恢复的过程考虑不够充分，需要进一步研究改进。     

表面生长微生物对电气设备外绝缘性能的影响

电力设备长期处于潮湿环境下,表面容易滋长霉菌、青苔等微生物,影响电气设备外绝缘的电气性能和使用寿命。本文介绍了微生物的生长机理,通过憎水性试验,研究了绿藻对复合绝缘子憎水性的影响,研究结果表明:有绿藻生长的硅橡胶伞裙完全丧失了憎水性,其静态接触角在20°左右,表现出很强的亲水性,而新伞裙和污秽伞裙的静态接触角均在90°以上,均表现为憎水性。同时通过对玻璃绝缘子进行污闪试验,研究了玻璃绝缘子表面生长苔藓对绝缘子闪络特性的影响,研究结果表明:有苔藓生长的玻璃绝缘子的单片污闪电压为43.1 kV,其电气特性符合线路运行要求。然而,生长苔藓部位的绝缘子的盐密和灰密值明显大于没有生长苔藓的绝缘子区域,运行一段时间后,势必会降低绝缘子的电气性能,给绝缘子的安全稳定运行造成隐患。最后给出了防治微生物生长的措施。     

染污绝缘子串直流污闪放电的电路模型

绝缘子污秽闪络事故严重威胁电力系统的安全可靠运行,目前国内外对污闪机理的研究主要以平板模型为基础。以7片串XP–160绝缘子为例,开展染污绝缘子串直流污闪电路模型的研究。根据高速摄像机拍摄的结果得知,染污绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧存在飘弧现象,即局部电弧由沿面电弧和空气间隙电弧2部分组成;提出染污绝缘子串直流放电过程的电路模型由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成;根据模型推导得到染污绝缘子串直流污闪电压的污秽影响特征指数在0.22~0.34之间,并从理论上解释了不同型式绝缘子污秽影响特征指数存在差异的原因。     

复合绝缘子弱憎水性状态描述方法Ⅲ——液滴面积法的适用性

寻求合适的方法及参数来描述染污复合绝缘子的弱憎水性状态,对弱憎水性状态给出明确的定义,并对当前已有的7个憎水等级进一步细化。通过10μL靛蓝溶液在染污高温硫化硅橡胶试片表面的垂直投影面积,来反映污层的憎水性状况,并尝试将液滴面积与染污绝缘芯棒的污闪电压建立联系,以揭示弱憎水性阶段憎水性能改变对绝缘子污闪特性的影响。结合液滴在污层表面的形态以及试品的污闪特性,在人工污秽试验的基础上将当前憎水等级HC7进一步细化为四个阶段,分别是HC7A、HC7B、HC7C及HC7D。比较液滴面积、液滴接触角以及喷水分级试验结果,将新憎水等级HC7B定义为弱憎水性状态。试验研究认为:液滴面积法弥补了液滴接触角法在染污试品呈弱憎水性状态下的不足,可以用于弱憎水性阶段的憎水特性研究;而憎水性较强时,面积法对憎水性的辨识能力有限,选用接触角法更适合此阶段的研究。     

低气压下绝缘子串直流污闪放电过程

绝缘子污秽闪络事故严重威胁电力系统的安全可靠运行,目前国内外对污闪机理的研究主要是以平板模型为基础.本文借助于高速摄像机开展低气压下绝缘子串直流污闪过程研究,结果表明,低气压下绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧的产生与发展存在随机性,且存在多电弧现象;局部电弧发展过程中存在飘弧现象,即局部电弧由沿面电弧和空气间隙电弧两部分组成;低气压下染污绝缘子串闪络距离小于爬电距离;染污绝缘子串直流起弧电压比闪络电压约低15%～35%;低气压下染污绝缘子串更容易起弧,且海拔越高,局部电弧的燃弧时间越短;局部电弧形状与污秽、气压等有关.     

雾霾期间绝缘子闪络特性的研究进展

雾霾天气对绝缘子闪络特性的影响是近年来新出现的一个难题。研究结合了近年来关于雾霾期间绝缘子闪络特性影响的相关研究,对其进行了系统性的分析与讨论。主要从雾霾的组分与污秽物成因、模拟雾霾积污的试验以及雾霾天气对绝缘子闪络电压的影响等几个方面进行详细的探讨。研究表明:雾霾主要来源于人工排放的大量污染物,在湿度较高的环境下发生化学反应沉降在绝缘子表面;人工模拟污秽试验中对等值盐密的取值存在一定的缺陷;雾霾天气下泄漏电流沿绝缘子表面发展,绝缘子发生沿面闪络;污秽物粒径的分布与绝缘子的材质有关;绝缘子表面可溶性盐类、雾水电导率以及其憎水性都会影响绝缘子的闪络特性,使其闪络电压降低。     

交流电晕对复合绝缘子硅橡胶伞裙憎水性的影响研究

随着复合绝缘子在电力系统的广泛应用,电晕放电对其长期运行性能的影响是一个值得关注的问题。通过构建针-板电极系统,以清洁硅橡胶试片、人工染污硅橡胶试片、运行绝缘子伞裙试样为对象,系统地研究了在强烈交流电晕作用下硅橡胶伞裙材料的憎水性丧失和恢复过程。研究结果表明:在交流电晕持续作用下,硅橡胶材料的憎水性会逐步丧失,而人工染污和自然积污状态下的硅橡胶憎水性丧失进程相对缓慢,且稳定后的静态接触角也较高,适量的污秽层有利于复合绝缘子硅橡胶伞裙抵御电晕老化。在电晕作用后,由于硅橡胶材料内憎水性小分子硅氧烷的迁移作用,无论是清洁还是积污状态,表面憎水性均能在短时间内恢复到接近初始状态。