复合绝缘子积污特性的数值模拟研究

为研究棒形悬式复合绝缘子的积污特性,利用COMSOL对其在笔者所在学校风洞条件下的积污特性进行了数值模拟,并将模拟结果与华北电力大学风洞试验结果进行了对比分析。结果表明:两者积污量数量级相同,整体上随直流电压的变化趋势一致且呈"V"形分布,验证了该模拟方法的合理性。藉此,对复合绝缘子自然积污特性进行了模拟研究,分析了污秽质量分数和电压类型对其自然积污特性的影响。结果表明:绝缘子表面积污量随污秽质量分数的增大而增大;污秽质量分数较小时,积污量的增加速度较大,质量分数较大时,反之。在相同条件下,绝缘子表面积污量无论是整体上还是沿各伞裙分布均在施加直流电压时最大,交流电压与无电压情况相似;直流电与无电压情况下各伞裙积污量的差值近似呈"W"形分布。     

典型伞型瓷及复合绝缘子积污特性模拟研究

研究典型伞型瓷及复合绝缘子的积污特性,可为绝缘子的选择提供参考。以瓷钟罩、瓷三伞和复合绝缘子为研究对象,利用多物理场耦合软件对风洞条件下绝缘子积污特性进行数值模拟研究,并将其模拟结果与本校风洞试验结果进行对比,结果表明两者积污量在数量级及随直流电压的变化趋势上一致,验证了该模拟方法的可行性。利用该方法研究了自然条件下各绝缘子的积污特性,分析了风速、粒径、电压类型对三种绝缘子积污的影响。结果表明,复合绝缘子的积污量大于同条件下瓷钟罩和瓷三伞积污量;直流电压作用下,复合绝缘子积污量的增长率大于另外两种绝缘子,且随粒径的增大先降低后升高;同一风速下,电压类型对绝缘子积污量的影响随颗粒粒径的增大而增大;交流电和不带电情况对各绝缘子积污量的影响较直流电压作用时的小。     

高海拔地区±800kV特高压直流输电系统绝缘子带电自然积污特性

为了研究特高压直流绝缘子的自然带电积污特性,进行了全电压全尺寸特高压直流绝缘子积污特性试验。测定了绝缘子的等值盐密(ESDD)、等值灰密(NSDD),分析了不同材质(复合硅橡胶、玻璃、瓷)的绝缘子串,不同串型(I悬垂,V悬垂,耐张)的绝缘子串,不同伞形结构(复合伞裙、钟罩、三伞、瓷长棒)的绝缘子串,以及绝缘子伞裙上下表面和沿绝缘子串不同位置(高压侧、地侧、中间)的积污状况。初步结果表明:不同材质绝缘子串中瓷绝缘子积污最轻;不同串型的绝缘子串中耐张串积污最轻;不同伞形结构绝缘子串中瓷长棒绝缘子是最小积污伞型;伞裙上下表面污秽状况差异巨大,绝缘子杆塔侧积污最重。研究结果可为我国高海拔地区(特别是昆明地区)特高压直流输电工程的外绝缘提供重要的参考。     

±660kV银东线绝缘子串的自然积污特性研究

为分析±660 k V银东线绝缘子的自然积污规律,在山东德州设置污秽测量点,进行为期一年的自然积污试验。测量了绝缘子的等值盐密(ESDD)和等值灰密(NSDD),对比研究了瓷绝缘子和复合绝缘子表面污秽不均匀度、绝缘子串不同位置积污规律及灰盐比。结果表明:瓷钟罩绝缘子表面污秽不均匀度远高于复合绝缘子;绝缘子串高压端和接地端均比中间部分积污严重;复合绝缘子的伞裙直径越小,积污越严重;瓷绝缘子、复合绝缘子的灰盐比均值分别为12.44、5.86,下表面的灰盐比均大于上表面的灰盐比。     

运行中500 kV输电线路绝缘子串自然积污及污闪特性研究

500 kV输电线路是我国电网的主干网架,运行中一旦发生绝缘子污闪事故将严重威胁电力系统可靠运行,因此了解运行电压下绝缘子的自然积污规律及其污闪特性十分重要.对重庆电网某500kV交流输电线路运行中绝缘子的自然积污情况及污闪特性开展了测试研究,研究结果表明:运行中绝缘子上,下表面累积的盐密,灰密有差异,且下表面的盐密/灰密较上表面的严重;运行中绝缘子表面灰密累积速度大于盐密累积速度;运行中各串绝缘子以及绝缘子串中各片绝缘子的积污均存在差异;自然积污下绝缘子污闪电压比人工染污下绝缘子污闪电压高;污秽成分及绝缘子表面污秽分布的差异是导致运行中绝缘子污闪电压高的主要原因.     

高寒区交流复合绝缘子积污特性

为了探索运行年限及伞型结构对高寒区复合绝缘子伞套表面积污状况的影响,文中采用等值盐密、灰密法对黑龙江地区24支复合绝缘子的积污特性展开测试,测试对象包括绝缘子大、小伞的上下表面和护套表面。结果表明,该地区绝缘子经过3年运行后,积污已经达到饱和状态。对比不同伞型结构绝缘子发现,一大两小结构的绝缘子积污最轻,一大一小结构次之,等径结构绝缘子积污最为严重。通过对每支绝缘子伞套表面不同部位盐密、灰密值进行分析发现,绝缘子伞面积污存在不均匀性,表现为:绝缘子伞裙上伞面的积污状况小于下表面;而在大伞小伞和护套之间,护套表面积污最重,小伞其次,大伞表面的积污最轻。     

盐雾环境下瓷及复合绝缘子积污特性模拟研究

盐雾环境下的污秽物具有较高的可溶盐含量,可造成绝缘子绝缘性能下降,进而危及电力系统的安全运行.以XWP2-160型瓷双伞绝缘子和FXBW-110/120-2型复合绝缘子为研究对象,基于场致荷电机理,利用多物理场耦合软件COMSOL对其积污特性进行数值模拟,探索了盐密ESDD的计算方法,并验证了其合理性.利用该方法研究了盐雾环境下风速、雾滴粒径、电压类型对瓷及复合绝缘子积污特性的影响,分析了污秽沿绝缘子伞裙的分布规律.结果表明:复合绝缘子的积污量大于同条件下瓷双伞绝缘子积污量,盐雾环境频发地区可优先考虑瓷双伞绝缘子;直流电压下,瓷及复合绝缘子的积污量增长趋势均与风速、粒径呈正相关;复合绝缘子积污量沿伞裙近似呈U型分布,瓷双伞绝缘子积污量沿伞裙近似呈M型分布,且风速越大分布趋势越明显.     

高污秽度环境中绝缘子积污特性研究

在宁夏石嘴山高污秽度地区搭建积污站,以垂直悬挂、斜拉悬挂和水平悬挂的方式模拟I串、V串和耐张串悬挂不同伞型的瓷、玻璃和复合绝缘子。经过一定积污期之后,测试绝缘子的等值盐密(ESDD)、灰密(NSDD)、可溶盐离子成分和颗粒度,分析不同悬挂方式、不同材质绝缘子的积污特性。结果表明:在高污秽度环境中绝缘子积污主要受污秽自由沉降的影响,上表面污秽度高于下表面,上下表面积污不均匀程度从大到小的顺序为I串、V串、耐张串,双伞和三伞型绝缘子的污秽度高于钟罩型绝缘子,复合绝缘子的污秽度高于瓷和玻璃绝缘子。绝缘子污秽成分以CaSO4为主,粒径主要分布于0.2～100μm。     

不同环境条件下特高压直流线路绝缘子长期积污特性研究

以4类典型气候条件(极干旱、半干旱、半湿润、湿润)的特高压直流输电线路绝缘子为研究对象,开展了绝缘子自然积污试验,获得了不同环境条件下特高压直流绝缘子的积污特性,揭示了不同伞型、不同憎水性表面绝缘子的积污特性.结果表明:从极干旱地区至湿润地区,绝缘子的灰盐比和不均匀积污系数均下降,湿润地区外伞型绝缘子与钟罩型绝缘子的等值盐密比为0.82,极干旱和半干旱地区耐张串复合绝缘表面与亲水性表面绝缘子等值盐密比分别为1.64和1.85.研究成果可为我国不同环境地区特高压直流输电线路外绝缘差异化设计提供依据.     

±800kV特高压宾金直流悬式及支柱绝缘子自然积污特性EI北大核心CSCD

为研究特高压直流输变电设备外绝缘积污特性,利用特高压直流宾金线和金华换流站设置带电、不带电绝缘子污秽测点,经过1a完整积污后,对试验绝缘子上、下表面盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、灰密(non-soluble deposit density,NSDD)进行了测试、分析,结果表明,特高压直流电场显著加剧高电位绝缘子积污,宾金线带电绝缘子盐密、灰密分别为不带电绝缘子相应值的1.52、1.86倍;金华换流站被测支柱绝缘子高压端盐密、灰密分别是其中部、低压端均值的1.45、1.27倍;电压极性对悬式、支柱绝缘子积污均无显著影响;与站内复合支柱绝缘子相比,悬式绝缘子上、下表面积污差异更为显著。     

深圳地区支柱绝缘子自然积污特性

为研究变电站支柱绝缘子自然积污特性,在深圳地区选取了37处有代表性的变电站自然积污观测点,测量了观测点处模拟防污型、模拟普通型和带电支柱绝缘子的等值附盐密度和附灰密度,对比了支柱绝缘子积污规律的差别。结果表明:模拟防污型支柱绝缘子盐密值和灰密值都大于模拟普通型支柱绝缘子,2者上表面盐密值之比约为2.4,下表面盐密值之比约为1.2,2支绝缘子盐密均值之比约为2;2者上表面灰密值之比约为3.5,下表面灰密值都较小,2支绝缘子灰密均值之比约为2.7;支柱绝缘子上表面积污普遍重于下表面,防污型上下表面灰密比10倍、盐密比约为4;普通型上下表面灰密比约为3.5、盐密值比约为2;防污支柱绝缘子带电下的盐密和灰密明显大于模拟情况下,2者盐密之比和灰密之比均约为1.9。因此,污秽外绝缘配置选择防污型支柱绝缘子时应注意到积污特性与普通支柱绝缘子的明显差异,及是否带电对积污特性的影响。     

沙尘暴条件下长棒形瓷绝缘子风洞带电积污试验

为研究输电线路长棒形瓷绝缘子与三伞型瓷绝缘子和复合绝缘子的积污性能差异,根据实际运行的积污数据综合分析了长棒形瓷绝缘子的自然带电积污特性,并利用风洞模拟系统进行了沙尘暴气候环境下长棒形、三伞型瓷绝缘子和复合绝缘子的带电积污试验,对比了不同绝缘子的空气动力学性能。结果表明:在轻污秽地区长棒形瓷绝缘子的积污性能和自洁性优于盘型瓷绝缘子;长棒形瓷绝缘子表面积污的饱和周期较短。在风洞模拟沙尘暴气候环境下,三伞型瓷绝缘子表面积污量最大,复合绝缘子次之,长棒形瓷绝缘子最小。由于具有开放的伞形结构和光滑的瓷表面,在沙尘暴气候环境下,与三伞型瓷绝缘子和复合绝缘子相比,长棒形瓷绝缘子具有最优良的空气动力学特性。     

徐州水泥污秽区悬挂绝缘子的污秽物特性

绝缘子自然积污情况下,表面污秽在积污过程中其上下表面盐灰密、颗粒粒径、表面元素成分和颗粒形貌发生变化。以江苏徐州地区架空输电线路绝缘子串为对象,对悬挂绝缘子上、下表面的盐密和灰密变化及绝缘子表面污秽理化特性进行了测试分析,探讨了徐州地区绝缘子表面污秽特性。结果表明：绝缘子表面的盐灰密值与天气状况相关,绝缘子积污在2月份达到最大值,且与周边主要污染源存在较大关系;在徐州水泥污秽地区,绝缘子上表面沉积污秽度较大,下表面污秽度相对较小,不同环境下绝缘子表面积污物粒径、成分及含量均存在较大差异。其结论可为水泥污秽区绝缘子积污预警及日常运行维护提供参考。     

人工模拟自然横风条件下绝缘子快速积污特性

为研究风对绝缘子积污特性的影响,该文利用直流风洞研究了风速和风向对瓷钟罩绝缘子和瓷双伞绝缘子积污特性的影响,并利用Fluent软件建立了绝缘子三维CFD仿真模型,对其周围的空气流场特性进行了分析。结果表明:空气流场对绝缘子积污状况的影响主要表现在风速和风向两个方面,风速和风向对绝缘子上下表面积污量和积污分布均有影响,风速在2.2~4.5 m/s之间时,绝缘子的上下表面污秽度是逐渐增大的,在风速4.5m/s附近的时候达到峰值。随着风速的继续增大,绝缘子表面的污秽度呈下降趋势,当风速大于6.0m/s左右时,绝缘子上下表面污秽度下降趋于平缓;不同风向对下表面有环形伞棱的绝缘子影响较小,对下表面无伞棱结构的绝缘子影响较大。该文研究成果可为污秽外绝缘的设计优化提供理论依据和数据支持。     

500kV交流岭深线路复合绝缘子的积污特性

绝缘子表面积污状况与污区划分及外绝缘的选择密切相关,是外绝缘的基础性工作之一。为此,文中选取10支深圳地区岭深线路交流500 k V复合绝缘子并对其积污特性展开研究。对测试结果进行方差分析发现,岭深线不同地形条件绝缘子整体积污状况接近,而同一支绝缘子不同部位表面积污状况存在差异,表现为:靠近绝缘子串两端的伞裙单元盐密值较大;绝缘子伞裙上表面积污重于下表面。上述测试结果表明复合绝缘子表面积污存在不均匀性,在进行复合绝缘子人工污秽试验时,应充分考虑复合绝缘子的积污特点。     

低风速环境下XSP-160型瓷三伞绝缘子积污特性数值模拟

瓷绝缘子广泛应用于输电线路中,研究其积污特性对预防污闪、提升输电线路安全运行具有重要意义。利用仿真软件COMSOL对风洞条件下XSP-160型瓷三伞绝缘子的积污特性进行数值模拟,与风洞试验结果比较,验证了模拟方法和所建物理模型的合理性。藉此,研究了低风速环境下基于110kV电压该绝缘子的积污特性,分析了风向倾角、风速和电压类型对其积污特性的影响。结果表明:风向倾角对绝缘子表面的积污有着显著影响;同一风向倾角时,绝缘子表面积污量均随风速近似呈线性增加;风向倾角和风速越大,直交流电压作用下的积污量相差越小;直流电压作用下,积污量随着风向倾角的增大而减小,交流电压则与之相反。     

±660 kV银东线瓷绝缘子的积污特性研究

为了研究银川东—胶东±660 k V直流输电线路瓷绝缘子的积污特性,在山东德州地区选取有代表性的#1894杆塔作为积污试验点,并进行为期两年的自然积污试验,测量了瓷绝缘子的等值盐密和等值灰密,研究分析正负极性对瓷绝缘子上下表面盐密、灰密及灰盐比的影响。结果表明:瓷绝缘子串积污整体呈现出两端高中间低的趋势,高压端积污最为严重;瓷绝缘子下表面积污比上表面严重;瓷绝缘子表面灰盐比主要分布在10~18.7;负极的瓷绝缘子积污比正极严重。     

交、直流电压下复合绝缘子和瓷绝缘子的自然积污试验

利用位于北京市西北的自然积污试验站,研究了交流与直流电压下复合绝缘子和XP-70、XWP-70型瓷绝缘子的积污特点及积污量关系。在该站条件下,不同绝缘子污秽差异主要在绝缘子下伞面;交流电压下,积污期内复合绝缘子上伞面积污速率略高于瓷绝缘子上伞面,下伞面积污速率是瓷绝缘子下伞面的2倍以上。复合绝缘子下伞面的直流与交流积污比>5,瓷绝缘子下伞面的直流与交流积污比>10。大、小雨量下绝缘子下伞面受到两种不同方式的自清洗。复合绝缘子下伞面自清洗略受憎水性影响而削弱。直流与交流电压下,积污3a与积污1a的复合绝缘子下伞面污秽比值分别约为2.2和1.4,上伞面污秽相差不大。     

交流特高压支柱瓷绝缘子的自然积污特性研究

为研究特高压支柱瓷绝缘子的自然积污规律,重点对荆门特高压变电站运行的支柱瓷绝缘子进行了连续3 a的积污检测。测量了盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、灰密(non soluble deposit density,NSDD)及污秽成分,对比分析了伞裙上表面与下表面、迎风面与背风面、平均直径、连续积污等对支柱绝缘子自然积污特性的影响规律。结果表明,1 a的积污期条件下(2010年4月至2011年4月):1)单个1000k V支柱瓷绝缘子整柱污秽分布较不均匀,高压端与其他部位的ESDD平均比值为3.4,NSDD平均比值为2.3。2)绝缘子伞裙上表面污秽度普遍高于下表面。上下表面ESDD不均匀积污比平均为1.8,上下表面NSDD不均匀积污比平均为1.6。3)绝缘子伞裙背风面污秽度普遍高于迎风面。ESDD迎风面与背风面不均匀积污比平均为0.64,NSDD迎风面与背风面不均匀积污比平均为0.55。4)饱和ESDD与连续积污时间不成正比关系,而NSDD基本与连续积污时间成正比关系。5)ESDD和NSDD随平均直径的增大呈下降趋势。6)绝缘子表面污秽物中CaS O4含量平均为68%。研究结果可为我国特高压工程外绝缘设计、产品制造和运行检修提供参考。     

哈郑特高压直流负极线路上U70BL型绝缘子自然积污规律EI北大核心CSCD

为了研究哈密—郑州±800 k V特高压直流(UHVDC)负极线路绝缘子的自然积污规律,在该线路河南段上选取了8基杆塔,在每基杆塔上的负极线路悬垂联板下方悬挂标准型悬式瓷绝缘子U70BL(原XP-70型绝缘子),并在相同高度悬挂不带电绝缘子串。经过冬季采暖期的积污后,测试并分析所有试验绝缘子上、下表面的盐密(ESDD)和灰密(NSDD)。结果表明,负极线路上的试验绝缘子表面灰密大于盐密,整体平均灰盐比为3.06。其上表面盐密约为下表面盐密的0.27倍,上表面灰密约为下表面灰密的0.58倍。负极线路上的带电绝缘子与不带电绝缘子的平均盐密比(带电积污系数)为1.26;而带电与不带电绝缘子上表面平均灰密比为0.82,下表面平均灰密比约为1,即±800 k V特高压直流负极线路绝缘子与不带电绝缘子的下表面灰密无明显差异。