±500kV换流站直流分压器外绝缘闪络事故分析及处理措施

对±500 kV江陵和龙泉换流站直流分压器的外绝缘闪络事故进行了分析,指出该分压器发生闪络事故的原因：一是复合套管的憎水性完全丧失;二是复合套管的均压环结构不合理;三是复合套管的伞裙形状参数特性较差。发生闪络事故的主要原因是复合套管的憎水性完全丧失,其次是均压环结构不合理。在此基础上,针对分压器的结构和事故性质,提出从根本上解决问题的思路：应按所要求的电气、机械和憎水性能来选用复合套管外绝缘材料;按上下均压环中心距离和均压环直径能保证复合套管的爬电距离和干弧距离的有效性与设计值接近这一主要原则来重新设计均压环;建议复合套管的伞伸出大于或等于70 mm,伞间距至少为70 mm来重新设计伞形。同时,建议可以采取在复合套管的外绝缘表面上涂覆防污闪涂料PRTV（permanent room temperature vulcanizedanti-contamination flashover composite coating）来提高外绝缘强度处理措施。     

±800kV换流站直流分压器闪络事件及防范措施

针对穗东换流站直流系统因直流分压器发生闪络导致单极闭锁的事件,对事故原因进行分析,结果表明:绝缘支柱复合套管的憎水性降低、套管伞裙的参数特性较差和直流设备的运行工况恶劣都可导致分压器发生闪络。在此基础上结合直流分压器的外绝缘特性,提出了相应防止闪络的措施:加装硅橡胶材料的增爬裙,改善套管的伞间距、大小伞伸出差;定期检测复合套管的憎水性并喷涂新型防污闪涂料以提高憎水性和耐腐蚀性;在恶劣天气下(大暴雨、浓雾等),申请降压运行,降低运行工频电压。     

线路复合绝缘子不明原因闪络的分析与防治

通过对九江电网输电线路复合绝缘子的不明原因闪络事故进行调研分析,总结复合绝缘子不明原因闪络的原因主要有:硅橡胶长期在污湿环境下运行憎水性部分或完全丧失、爬电比距选择不合理、两端均压环或其表面粘附异物短接部分有效绝缘长度以及鸟粪通道击穿空气间隙。提出了根据污秽等级选择爬电比距、加大第一伞裙直径、选用加长型结构以及清扫表面粘附异物的防不明原因闪络措施,实践证明该措施对防治复合绝缘子的不明原因闪络起到了良好的效果。     

±1100kV直流分压器外绝缘结构的设计

在±1 100 k V特高压直流输电设备外绝缘设计尚属空白的情况下,笔者通过对±1 100 k V直流分压器空心绝缘子爬电距离、干弧距离的计算,对伞裙结构及其参数的设计以及均压环配置的研究,探讨了±1 100 k V特高压直流输变电设备外绝缘设计方法与步骤,为特高压直流输电设备外绝缘设计提供理论参考。以交流外绝缘设计为基础,通过分析交、直流复合绝缘子爬电距离的关系,完成±1 100 k V直流分压器绝缘子爬电距离的计算。分析了影响直流换流站输电设备绝缘水平的因素,确定了直流绝缘子干弧距离是由正极性操作冲击电压决定原则,并对±1 100 k V直流正极性操作冲击电压特性进行了分析与计算,进而完成干弧距离的估算。在上述工作的基础上,依据IEC 60815标准对伞裙结构及其特征参数进行了设计与校验。最后,建立直流外绝缘电场计算模型,完成均压环的配置,并采用遗传算法对均压环的结构参数进行优化设计。     

高压复合支柱绝缘子外绝缘特性及防冰伞应用

复合支柱绝缘子伞裙为硅橡胶材料,由于其优异的绝缘性能,越来越多的应用于变电站及换流站内,而现有的复合支柱绝缘子的设计依托原有瓷支柱的试验结果,不具备经济性,需要开展复合支柱绝缘子的外绝缘特性研究,优化特高压站用复合支柱绝缘子伞形结构设计,提升外绝缘特性,降低工程造价。为此开展了4种伞形结构的复合支柱绝缘子人工污秽、覆冰、淋雨试验,并与瓷支柱的试验结果进行了对比。结果表明,复合支柱绝缘子在亲水性下的沿爬电距离的污闪电压梯度与瓷支柱的试验结果无明显差异,而在弱憎水性和憎水性完全恢复下的复合支柱绝缘子较瓷支柱分别提高24.3%～29.8%和58.9%～65.6%;在满足爬电距离要求的基础上,大小伞和一大两小伞均可作为推荐伞形。由于复合支柱绝缘子覆冰闪络电压较污秽、淋雨闪络电压低,设计了一种添加防冰伞裙的特高压复合支柱绝缘子,并开展了特高压支柱绝缘子原件及防冰伞试品人工污秽、覆冰试验,获得了特高压复合支柱绝缘子人工污秽闪络特性、覆冰闪络特性,优化后的特高压复合支柱绝缘子沿爬电距离的冰闪电压梯度可提高27.1%。     

轻覆冰时憎水性对复合绝缘子的闪络电压的影响

在覆冰、大雾以及污秽在冰面沉降的条件下,绝缘子的绝缘性能下降,轻覆冰条件下输电线路的复合绝缘子曾发生闪络事故。为了解轻覆冰时憎水性对复合绝缘子闪络电压的影响,在人工覆冰气候室中开展了全尺寸复合绝缘子覆冰闪络试验,试验中采用升压闪络方法。通过试验发现,当复合绝缘子具有良好憎水性时,其冰闪电压较高;当绝缘子的憎水性消失时,其冰闪电压比同等盐密下的污闪电压更低。复合绝缘子的憎水性在防止轻覆冰条件下的发生的闪络事故,起着重要的作用。轻覆冰条件下的覆冰绝缘子的闪络,可以看做是一种复杂的污闪,电弧的发展基本都是沿着绝缘子的伞裙表面发展,因此增加爬距而不增加结构高度的方式是一种有效的防闪络事故的措施。     

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%。     

大型设备瓷套管的闪络和防范措施

统计了我国３３０ＫＶ－５００ＫＶ大型变电设备在运行中发生的外绝缘闪络事故,分析了这些事故共有的特点,认为事故发生的事故发生的主要原因,是大型设备瓷件造型和结构设计不合理引起雨中闪络;提出了在设备的伞裙上加装硅橡胶伞裙套,防止在运行大设备瓷套管雨中闪络事故。     

换流站复合外绝缘应用及雨闪事故分析

为了全面掌握换流站复合外绝缘大规模应用和雨闪的相关性,首先从电压等级、设备类型和使用环境等方面详细统计了南方电网直流换流站复合绝缘的应用情况和外绝缘雨闪事故;其次,从交直流绝缘子伞形参数的角度分析了伞间距与外绝缘伞裙雨闪的关系;最后,分析了围脖伞和包覆伞等复合防雨辅助伞裙的技术特点和存在的主要问题。统计结果表明,南方地区换流站设备复合化趋势明显,发生雨闪事故复合绝缘子的伞间距均≤48mm,伞间距不足是换流站发生外绝缘雨闪的主要原因。新建直流工程建议采用伞间距≥70 mm的复合绝缘子,在运工程建议完善辅助伞裙的粘接质量控制和验收方法。     

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。     

绝缘子有憎水性时的交流污闪模型分析

为了分析外绝缘表面硅橡胶有憎水性时的交流污闪电压,根据憎水性情况下污闪的机理建立了交流污闪模型。分析了水带的截面积、水电导率、电弧数量、泄漏距离、空气中弧长、电弧参数A、n、电弧恢复条件等因素对具有憎水性绝缘子交流污闪电压的影响。结果表明,随着水带截面积和水电导率的增加闪络电压成指数规律下降,随电弧数量、泄漏距离的增加闪络电压线性增大,闪络电压与泄漏距离比值不随泄漏距离的变化而变化,随空气中弧长比例的增加闪络电压略有减少,随电弧参数A、n的增加闪络电压增大,电弧恢复条件对闪络电压有明显影响。所得结果对憎水性时污闪模型的研究具有一定的参考意义。     

高海拔特高压电抗器套管绝缘结构设计分析

特高压电抗器套管是实现电力电抗器与电站架空线间电气连接的重要设备,高海拔应用环境为电抗器套管电气结构设计提出了更高要求,文中主要针对其内外绝缘结构设计进行讨论。研究内容主要分为3部分:(1)讨论了电抗器套管外瓷套干弧距离计算,并从套管尾部、套管均压罩、套管内绝缘3方面进行了设计和分析;(2)建立了电抗器套管三维电场仿真计算模型;(3)在实际运行环境下对其绝缘性能进行计算分析。研究结果表明:高海拔条件下应对电抗器套管外部金具及外瓷套闪络电压进行海拔修正,计算表明金具、闪络电压修正系数分别为2.07、1.36,且套管端部应装配双环型均压罩;套管外部瓷套的绝缘距离设计为8 500 mm,且尾部绝缘距离设计为1 955 mm;有限元校核计算表明,顶部均压环表面最大场强为1.251 kV·mm~(-1),尾部均压环表面最大场强为16.962 kV·mm~(-1);套管芯子靠近中心导杆侧轴向场强略高于法兰侧,场强最大值为0.550 kV·mm~(-1)。计算结果可为特高压输电工程用电抗器套管绝缘结构设计提供一定的理论依据。     

绿藻对交流复合绝缘子伞裙表面形貌及憎水性的影响机理

藻类在绝缘子上附生引起国内外专家学者越来越广泛的关注,藻类作为一种特殊的生物污秽对复合绝缘子性能的影响尚不明确。本文以广东地区伞裙附生绿藻的500kV交流复合绝缘子为样品,分析了绿藻在复合绝缘子上的分布规律。通过静态接触角、EPMA电子探针和扫描电镜测试,研究了绿藻对硅橡胶伞裙表面形貌及憎水性的影响机理。结果表明,绿藻生物层对憎水性小分子迁移的阻碍作用导致绿藻附生的伞裙区域憎水性完全丧失。绿藻细胞的粘附行为与硅橡胶自然老化协同作用使伞裙表面形成特殊的鳞片状结构。绿藻附着层可延缓伞裙表面裂缝和凹陷往纵深发展。     

劣化硅橡胶复合套管修复及效果分析

在电场、放电、机械应力、酸雨以及强紫外线等因素综合作用下,硅橡胶复合套管运行一定年限后易出现表面开裂、粉化、伞裙脆化、憎水性丧失等劣化现象,导致电气绝缘性能下降。利用硅橡胶修补胶(FB-XBI)和防爆破飞溅涂料(FB-PRTV),对劣化的硅橡胶复合套管表面进行修复,使其电气绝缘性能得到恢复。各项试验结果表明,修复后的硅橡胶复合套管不会影响套管原有性能,憎水性和绝缘性能等指标均符合标准要求。     

复合绝缘子闪络后的材料特性分析

为了探究复合绝缘子发生闪络故障后的硅橡胶材料特性,以现场运行多年并发生闪络故障的绝缘子为样品,利用紫外成像确定其损坏部位,运用Fourier红外光谱分析研究憎水性基团Si-CH3、-CH3的相对含量,并对样品进行憎水性测试、表面观察及芯棒剖析。结果表明:硅橡胶复合绝缘子发生闪络故障后,憎水性几乎丧失,表面出现粉化、硬化及龟裂现象,表层憎水性基团的相对含量下降,芯棒的制作工艺对复合绝缘子的综合性能影响较大。     

±800kV直流穿墙套管安装和现场试验关键技术研究

±800kV直流穿墙套管是特高压直流输电的关键设备之一,±800kV云南—广东特高压直流输电工程中的特高压直流穿墙套管在世界范围内属于首次研发和使用。介绍了±800kV直流穿墙套管的结构及其主要技术参数,给出了套管及其空心复合绝缘子的技术要求,重点阐述了套管的安装及现场试验,对直流耐压试验过程中出现的贯穿性闪络放电问题进行了阐述并从套管的外绝缘裕度、环境条件以及均压环的配置等方面分析了原因,介绍了其在新工程中外绝缘裕度的改进措施,为特高压直流穿墙套管的设计、制造提供依据。     

现场运行复合绝缘子憎水性的研究

为及时发现长期运行复合绝缘子伞裙护套材料的憎水性下降,测试了现场运行复合绝缘子的憎水性迁移、丧失和恢复特性,并利用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)分析了伞裙材料表面成分。结果发现复合绝缘子所用生胶PDMS主链增长是其憎水性下降的原因之一。应做好复合绝缘子运行状态检测工作,以充分发挥其优异性能。     

复合绝缘子发生无明闪络原因浅析

国产复合绝缘子挂网运行过程中,出现无明闪络是属于外绝缘结构性质的闪络,它是由于复合绝缘子外绝缘结构形状不合理,又遇到自然界随即变化环境而引起的,合理地选择伴裙结构形状尺寸是减少复合绝缘子无明闪络的唯一途径。     

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。     

110kV复合I型绝缘子鸟粪闪络影响因素研究

鸟粪闪络是架空输电线路涉鸟故障的主要形式之一,严重影响电网的运行可靠性。为明确不同因素对110 kV复合I型绝缘子鸟粪闪络的影响情况,通过设计并搭建试验平台模拟鸟粪闪络试验,研究鸟粪粘度、电导率、有无均压环对鸟粪闪络的影响;通过电场仿真,研究鸟粪滴落路径对鸟粪闪络的影响。结果表明,在距离复合绝缘子大伞裙边沿15~21 cm情况下,鸟粪粘度越大,闪络概率越高,粘度相同,鸟粪电导率越大,闪络概率越高;复合绝缘子安装均压环比不安装时更易发生闪络; 鸟粪平面与导线平面越靠近,临界闪络距离越大且不呈线性关系。