高电导率雾对悬式瓷质绝缘子交流闪络特性的影响

为研究高电导率雾对染污绝缘子交流闪络特性的影响,在人工气候室内采用高压微雾加湿法和固体涂层法模拟XP10-160型悬式瓷质绝缘子串污秽湿润过程,并通过人工污秽试验获得了绝缘子闪络电压与盐密、雾水电导率的关系曲线。研究结果表明:绝缘子污秽闪络电压随雾水电导率的增大而降低,且当原有绝缘子表面盐密值较小时,雾水电导率对其闪络特性的影响更为突出,并可以将雾水电导率对绝缘子闪络特性的影响归结为附加盐密系数。文中利用Comsol Multiphysics软件仿真计算了不同电导率雾下绝缘子的空间电场分布规律,得出高电导率雾主要通过改变绝缘子表面污秽度影响绝缘子的污闪电压。     

盐雾条件下染污绝缘子交流污闪特性

染污绝缘子表面污秽在盐雾中吸湿受潮,雾中的盐分沉积在绝缘子表面增大了其表面电导率,使得绝缘子闪络特性降低,绝缘子可能在较低电压甚至工作电压下发生闪络,威胁电网的安全稳定运行。本文对瓷、玻璃、复合三种典型绝缘子在不同盐密(SDD)和雾水电导率(?20)下的交流闪络特性进行试验研究,提出附加盐密(ASDD)的概念,分析了附加盐密与绝缘子表面盐密和雾水电导率的关系及其对交流闪络特性的影响。结果表明:随着盐密和雾水电导率的增大绝缘子交流雾闪电压均降低,且与盐密呈负幂指数关系,与雾水电导率呈线性关系。可以用附加盐密表征雾水电导率和盐密对绝缘子雾闪电压的综合影响,即附加盐密与雾水电导率和绝缘子盐密之积成正比。同时绝缘子闪络电压与绝缘子表面盐密和附加盐密之和呈负幂指数关系,绝缘子雾闪的本质是一种特殊的污秽闪络。     

雾水电导率对FXBW-35/70复合绝缘子交流雾闪特性的影响

目前的染污绝缘子的电气特性主要采用在蒸汽雾湿润条件下进行。试验经验表明,蒸汽雾湿润过程中绝缘子湿润时间难以控制,且试验过程中雾室内的温度也上升,这些影响因素使蒸汽雾试验与自然条件下绝缘子闪络时的环境条件明显不同。文中在人工气候室内利用超声波雾发生装置研究了复合绝缘子FXBW-35/70的交流雾闪特性。试验结果表明,不同雾水电导率下,绝缘子的闪络电压随着染污盐密ESDD的增加而降低,并呈负幂指数函数变化关系;随着雾水电导率的增加其闪络电压也降低,其可以表示为负指数函数关系。在输电线路外绝缘设计时应考虑雾的染污程度的影响,研究结果可为工程应用提供有价值的参考。     

带电盐雾环境对复合绝缘子硅橡胶材料闪络特性的影响

沿海及多雾地区,复合绝缘子可能长期运行在盐雾环境中,使得闪络电压降低,威胁电网的安全稳定运行。为研究复合绝缘子硅橡胶材料在持续盐雾环境中闪络特性的变化,人工模拟了盐雾环境,对带电不同时间后的硅橡胶材料进行了交流闪络试验,记录了闪络电压和带电期间的泄漏电流。结果表明:试品的闪络电压与带电电压值有关,带电试验中所施加的电压值越高,带电试验结束后的闪络电压越低;闪络电压随雾水电导率的增加呈负幂指数规律降低,特征指数随带电时间的增加而增加;闪络电压随带电时间的增加而降低。随着带电电压值、雾水电导率和带电时间的增加,试品表面水膜占表面积的比值和泄漏电流特征量(脉冲数量、最大脉冲幅值、累积放电量等)增加,是造成闪络电压下降的主要原因。     

污秽绝缘子闪络特性与泄漏电流特性研究

绝缘子污闪事故严重威胁电力系统的安全可靠运行。为完善污秽绝缘子闪络特性、机制及闪络过程的认识,为输电线路外绝缘的选择和设计提供参考依据,基于人工气候室的试验对瓷、玻璃及复合绝缘子闪络特性及泄漏电流特性进行了研究。研究结果表明：绝缘子闪络电压随着盐密、灰密及雾水电导率的增加而减小;瓷、玻璃绝缘子闪络电压不随污秽迁移时间的变化而变化,复合绝缘子闪络电压随着迁移时间的延长而增大;闪络过程中,复合绝缘子泄漏电流有效值及脉冲数远低于瓷和玻璃绝缘子;相同试验条件下,复合绝缘子的表面电阻远大于瓷与玻璃绝缘子的表面电阻。     

盐雾环境下清洁和染污绝缘子交流耐压特性

盐雾是沿海及盐碱地区一种特殊的气象环境,盐雾环境下绝缘子的耐受电压会显著降低,威胁到输电线路的安全运行。为了研究绝缘子在盐雾环境下的耐压特性,对悬式瓷绝缘子XWP–300表面清洁和染污2种情况下的试品进行了盐雾试验。研究结果表明,当盐密和雾水电导率增大到一定程度时,绝缘子的50%耐受电压(U_(50%))趋于稳定;雾水电导率相同的情况下,绝缘子在NaNO_3盐雾中的50%U较在NaCl盐雾中的低,Na_2SO_4盐雾中的U_(50%)较高,但3种盐雾中的U_(50%)差异较小,盐雾对绝缘子耐受电压的影响主要取决于雾水电导率。分析清洁和染污绝缘子盐雾试验过程中的泄漏电流发现,清洁绝缘子表面泄漏电流幅值随时间呈现快速增长到最大值后趋于稳定的趋势,而染污绝缘子表面泄漏电流幅值随时间呈现先增大后减小的趋势。此外,根据清洁绝缘子在电压恒定时表面泄漏电流随雾浓度变化的规律,提出了清洁绝缘子在盐雾中采用电压升降法进行试验的改进方案。     

海盐污秽下悬式绝缘子闪络电压特性试验

通过涂污的XP-70型绝缘子在盐雾条件下的人工污秽试验,研究在粉尘污染源较少且靠近海的地区海盐污秽单独对表面洁净绝缘子闪络特性的影响,以及在粉尘污染源较多且靠近海的地区粉尘污秽和海盐污秽共同对绝缘子闪络特性的影响。试验结果表明:盐雾电导率越大,绝缘子的闪络电压越低;绝缘子表面等值附盐密度越大,其闪络电压越低。针对沿海地区环境情况,对海盐污染地区绝缘子选型提出建议:粉尘污源较少地区选用钟罩型玻璃绝缘子;粉尘污源较多地区选用复合绝缘子,但应综合考虑其老化特性。     

盐密与盐度对不同型式绝缘子串交流人工污秽闪络特性的影响

绝缘子的污秽闪络特性是输电线路外绝缘选择的重要依据之一。除了盐密与灰密对绝缘子的污秽闪络特性的影响,关于盐雾盐度对绝缘子闪络特性的影响也不容忽视。因此通过在人工污秽试验室内对表面积污绝缘子在盐雾环境下的污秽闪络进行了模拟,得到3种型号绝缘子在不同等值盐密、不同盐雾盐度下的污闪电压,并进行了闪络电压公式的拟合。通过对试验结果的分析可知:绝缘子在盐雾环境下的污闪电压仍与盐密值成幂函数关系;且随着盐雾盐度的增大,绝缘子闪络电压降低,两者也成幂函数关系。     

盐雾条件下加压方法对绝缘子污秽闪络电压的影响

盐雾污秽闪络试验模拟污秽绝缘子在盐雾环境下的闪络,绝缘子周围空间存在大量高导电率雾滴,与蒸汽雾环境有所不同。盐雾环境下,不同加压方式对闪络试验结果的影响与蒸汽雾环境存在一定差别。因此,文中分别采用均匀升压法和恒压升降法对污秽绝缘子在盐雾环境下的污秽闪络进行模拟,得到绝缘子在2种加压方式下变盐密条件下的闪络电压,并比较曲线拟合结果。结果表明:交流人工盐雾污秽闪络试验中,通过均匀升压法得到的闪络电压高于恒压升降法,2种升压方法的闪络电压差值百分比为14%~36%。     

高速气流中沙尘对复合绝缘子闪络特性的影响研究

运行于高速沙尘环境中的车顶复合绝缘子频繁发生异常及不明闪络现象,严重威胁列车的安全、稳定运行。风沙环境使得复合绝缘子附近的空间电场发生了一定的畸变,会影响复合绝缘子的闪络特性。文中基于风洞试验系统探究高速气流环境中沙尘对复合绝缘子闪络特性的影响,测定了高速气流沙尘状况下复合绝缘子的闪络电压,对比了在有沙尘与无沙尘时复合绝缘子的闪络电压,揭示了沙尘环境下复合绝缘子闪络电压的变化趋势;实验结果表明:高速气流环境下,复合绝缘子的闪络电压随风速的增加先增大后减小,有沙尘时复合绝缘子的闪络电压要比无沙尘时低;在同一气流速度下,当沙粒粒径为100μm、沙流量较小时,复合绝缘子的闪络电压要高于沙流量较大时的闪络电压;随气流速度的不断增大,沙尘通过畸变电场而影响闪络电压的程度将逐渐低于流场特性的影响,而使得在气流速度较高时不同沙尘流量的闪络电压差距较小。     

风速及风向对复合绝缘子闪络特性的影响

电力系统复合绝缘子闪络故障往往与有风天气状态有关,除因风引起的风偏闪络外,本文统计发现低风速状态下仍存在一定数量的复合绝缘子闪络故障,而目前有关不同风速及风向对复合绝缘子闪络特性的研究数据尚十分缺乏。为了研究风速和风向对复合绝缘子闪络电压的影响,在风洞试验室搭建了工频闪络特性试验平台,来模拟自然界中不同风速和风向,通过复合绝缘子人工闪络试验,获得了不同风速及风向条件下复合绝缘子的闪络电压。结果表明,不同的风向角下复合绝缘子闪络电压会随风速的增加而升高,绝缘子闪络电压受风向角影响明显,风向角越接近90°,闪络电压越高,紫外摄像表明空气流对复合绝缘子闪络的形成和发展起到抑制作用。研究结果有助于指导对复合绝缘子闪络故障的现场分析。     

强暴雨条件下110 kV硅橡胶绝缘子雷电冲击电弧发展过程与闪络特性

强暴雨常伴随雷电天气会导致输电线路、变电站和换流站绝缘子表面干、湿部位电场分布不均，易引发电场畸变，同时雷暴引起的雨柱会快速短接绝缘子伞间距，显著缩短电弧发展路径，致使线路跳闸并引起停电事故。为研究强暴雨条件下线路绝缘子雷电冲击放电特性和电弧发展过程，针对3种110 kV线路常用硅橡胶复合绝缘子开展了雷电冲击放电特性测试。结果表明：复合绝缘子雷电冲击电弧发展过程主要分为起弧、局部电弧发展、完全闪络，其放电发展时间及其持续时间均随降雨强度、雨水电导率的增大而降低；电弧平均发展速度随雨水电导率的增加呈幂指数关系上升，最大上升率高达43.8%，并随降雨强度增加呈指数式增大，且与绝缘子伞裙结构参数有关。复合绝缘子雷电冲击闪络电压随降雨强度增加呈负幂指数关系降低，伞间距较大的绝缘子闪络电压受降雨强度的影响愈加明显；雨闪电压随雨水电导率的增加而呈负幂指数下降。基于此，提出了降雨强度、雨水电导率综合影响的复合绝缘子雷电冲击闪络电压计算式，计算结果与试验结果一致性良好，偏差小于7%。研究结果为雷电活动频繁的强暴雨地区输电线路外绝缘设计、选择及防护提供了参考。     

用冷雾法研究复合绝缘子污秽闪络特性

针对绝缘子冬季雾闪的典型气象特征,提出了一种研究复合绝缘子污闪特性的冷雾试验方法。设计了冷雾试验的温度控制方法,即试验时环境温度在-2~2℃范围内循环。根据冷雾中随着温度循环次数的增加试样的闪络电压呈"U"形分布的特征,提出冷雾中复合绝缘子污闪特性的评价方法。最后,分别利用该冷雾试验方法和传统蒸汽雾法评价了一种复合绝缘子短串试样的污秽闪络特性。试验选择一种污秽度、两种初始憎水性状态。结果表明：对于2组具有不同初始憎水性状态的污秽复合绝缘子试样,冷雾法试验结果比蒸汽雾法的试验结果分别低12.8%和25.5%,从而证实了用冷雾法研究复合绝缘子污闪特性的必要性。     

高海拔直流线路绝缘子人工污秽试验方法

为对直流线路绝缘子人工污秽试验方法导则的制定和高海拔地区直流线路外绝缘设计提供参考,在1 970 m实际为试品,在人工雾室中对其不同人工污秽试验方法进行对比高海拔条件下,分别以大吨位钟罩型瓷绝缘子和复合绝缘子研究。试验结果表明不同试验方法下的直流闪络电压有一定的差异：瓷和复合绝缘子浸污法试验结果稍低于定量涂刷法(小于5%);瓷和复合绝缘子的升压法试验中,在1.5~3.6 kV/s范围内,升压速度对试验结果影响不大(4%之内);但升压法试验结果明显高于恒压升降法,并随着盐密的增大两者的差值逐渐增加。     

风沙环境下绝缘子闪络特性及机理研究

风沙环境中绝缘子会发生不正常的闪络现象从而严重威胁输电线路运行安全。为了深入理解风沙环境下绝缘子的闪络特性,文中利用实验的手段研究了风速、沙流量以及沙粒直径对绝缘子闪络特性的影响规律。实验结果发现风速对绝缘子闪络电压的影响是非线性的,随着风速的增加,绝缘子闪络电压呈现先升后降的趋势;同时发现增加沙流量和增大沙粒粒径均会降低绝缘子闪络电压。为进一步理解风沙环境下的绝缘子闪络机理,通过理论推导与试验验证相结合的方式证明气流场中绝缘子闪络过程受到气吹效应和低气压效应共同作用;通过仿真分析发现沙流量增加使得绝缘子附近电场畸变加剧,增大沙粒直径使得沙粒周围空间最大电场强度增加,导致电场不均匀度增大并降低了闪络电压。     

污秽中CaSO_4对典型瓷、复合绝缘子交流污闪特性影响对比分析

自然条件下输电线路绝缘子表面积污成分中含有大量的硫酸钙(CaSO_4),而污秽中CaSO_4对不同型式绝缘子的污闪特性有着不同的影响。为此,以7片XWP2-160型瓷绝缘子串和FXBW4-35/70型复合绝缘子为试品,在人工雾室中进行了人工污秽试验,对比分析了CaSO_4对这2种型式绝缘子污耐压、闪络电压梯度及泄漏电流峰值的影响差异。研究表明:随着CaSO_4质量分数的增加,这2种型式绝缘子污耐压和闪络电压梯度均递增,而泄漏电流峰值递减;不同CaSO_4质量分数下,复合绝缘子的闪络电压梯度是瓷绝缘子闪络电压梯度的1.3~1.7倍,说明复合绝缘子耐污闪性能优于瓷绝缘子;此外,在CaSO_4作用下,盐密(SCD)的改变对于瓷绝缘子污耐压的影响程度为复合绝缘子的1.0~1.2倍,而对于闪络电压梯度为0.8~1.0倍,对于泄漏电流峰值为0.2~0.6倍。研究结果可为输电线路外绝缘设计和运行维护提供参考。     

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。     

低气压下复合绝缘子长串直流污闪特性

由于复合绝缘子具有的耐污性能好的优越性,我国正在建设的云广±800kV直流特高压线路也将采用复合绝缘子。为研究绝缘子面临的污秽和高海拔的综合影响,利用大型多功能人工气候室试验研究了低气压下复合绝缘子直流污秽闪络特性,结果表明:用升压法获得的复合绝缘子闪络电压比用升降法获得的50%耐受电压约高7%;复合绝缘子闪络电压与长度基本呈线性关系;气压对复合绝缘子直流污秽闪络电压的影响程度指数为0.6～0.8且受污秽度的影响;在盐密为0.05mg/cm2时,±800kV直流特高压线路所需复合绝缘子长度的基本配置应≥8.2m。     

复合绝缘子表面雾滴对其闪络路径的影响

自制雾霾模拟试验箱对复合绝缘子进行人工喷雾试验,模拟复合绝缘子在不同积污阶段受污情况,用升压法对其加压测其闪络电压,观察其闪络路径。根据所得试验结果又进一步设计了破坏憎水性试验和喷纯水试验。研究表明绝缘子伞叶上下表面均积污时,所喷雾水盐度越低其闪络电压值越高且发生空间击穿的概率也越高,盐度高时则相反。而仅伞叶上表面积污时,均发生空间击穿。然后用有限元分析软件对上述几种污染情况进行电场仿真,提出目前所谓的"不明闪络"也可能是水滴场致发射的作用所造成的。     

试验方法对复合绝缘子污秽闪络特性的影响

IEC及中国相关标准推荐了几种绝缘子污秽的试验方法,但不同试验方法对复合绝缘子污闪特性的影响并不明确。以复合绝缘子为例,分别采用恒压升降法、均匀升压法、最大耐受法试验研究了复合绝缘子的交流污秽闪络特性。结果表明:试验方法对污秽影响特征指数a值的影响不明显;在标准偏差取7.0%时,采用均匀升压法得到的50%闪络电压比采用恒压升降法得到的50%耐受电压高0.5个标准偏差,采用最大耐受法得到的最大耐受电压Umw等于采用恒压升降法得到的闪络概率为10%的污闪电压;不同的试验方法得到的试验结果存在内在联系,可以根据试验的具体情况,选择适当试验方法。