关于污闪电压与等值盐密幂函数关系及相关实验结果的理论分析

探讨了污闪电压与等值盐密成幂函数关系的理论依据。在局部电孤——剩余污层串联模型及相关结果的基础上，利用假设条件和相关参数之间的关系，导出了污闪电压与等值盐密及其他多个参数之间的理论关系式，该理论式表明污闪电压与等值盐密是幂函数的关系。幂函数中的系数K受多个参数影响。而指数P只与电孤常数n有关。运用该理论式表达和解释了若干实验结果，并且给出了通过指数P计算电孤常数n的方法。该理论式可以用于污闪问题的分析研究。     

绝缘子直流污闪时Hampton判据的适用性

直流污闪模型中可用Hampton判据来获得闪络的临界弧长,但该方法在某些情况下存在误差。因此分析了直流情况下基于Obenaus模型的污闪电压预测方法的原理,指出并证明了当不考虑弧根半径的影响时临界弧长仅与泄漏距离L和电弧参数n有关,而与其它因素无关,Hampton判据完全正确,并通过计算进行了验证。考虑弧根半径的影响时根据Hampton判据预测的直流污闪电压存在误差,其值略低于模型实际预测的污闪电压。分析了电弧参数A、n、等值盐密、泄漏距离、平均直径等因素对误差的影响,结果表明:随着A、n、等值盐密、泄漏距离的增加,相对误差减少;随着平均直径的增加,相对误差增大。当不考虑弧根半径的影响时应将L/(1+n)作为临界弧长以减少计算量,当考虑弧根半径的影响时应在0~L范围内搜索临界弧长以获得模型准确的污闪电压。     

基于上下表面电弧特性的交流绝缘子污秽闪络电压计算

根据上下湿污表面交流局部电弧特性的差异,建立了交流污闪电压双电弧计算模型。为获得模型参数,测量了三角形玻璃板上下表面的局部电弧,分别获得了上下表面局部电弧的静态伏安特性和重燃条件;利用高速摄像机对局部电弧进行观察,得到了上下表面弧道半径与泄漏电流峰值之间的关系;同时,研究了∏型玻璃板装置闪络过程中局部电弧延伸过程,发现上下表面局部电弧弧长均随泄漏电流峰值线性增加,弧长增量之比与表面盐密有关,由此获得了上下表面弧长之比与表面盐密的关系式。结果表明:该双电弧模型可以较为准确地计算交流绝缘子的污闪电压。     

复合绝缘子悬挂导线安装绝缘护套后的污闪特性

复合绝缘子高压端输电导线上安装绝缘护套能够改善高压端的电场强度,但对其污闪特性的影响国内外尚未有相关的研究报道。研究了复合绝缘子高压端输电导线安装绝缘护套结构在染污受潮情况下的物理模型,分析了护套参数对绝缘子污闪特性的影响,得出了安装优化参数的绝缘护套能够改善复合绝缘子污闪特性的结论。在理论研究的基础上,试验研究了复合绝缘子污闪电压与绝缘护套长度的关系,并给出了适合现场复合绝缘子的较优的绝缘护套参数以及安装该参数绝缘护套后复合绝缘子污闪电压与等值盐密的关系曲线。最后,该较优参数的绝缘护套由厂家生产并安装在现场复合绝缘子上,一年时间的运行结果证实了安装该参数绝缘护套能够改善现场复合绝缘子的外绝缘性能。     

江西省输电线路现场污秽度测量与防污闪研究

近年来的电网事故调查表明，导致我国电网大面积停电的首要原因是污闪事故。为进一步预防、减少污闪事故的发生，保障江西电网的安全、可靠运行，江西省电力公司于2008年开展了输电线路污秽在线监测网的研究。本文首先介绍了绝缘子污闪的机理和污闪电压模型．并根据项目实际进展情况．分析了项目数据对比和污闪试验情况。通过对试验数据的分析，提出了XP-70普通盘型悬式绝缘子的污闪电压与等值盐密和灰密的关系和已建线路绝缘子污闪预警流程，并将在下面的工作中继续研究不同型式绝缘子交流闪络电压与等值盐密和灰密的关系，以及利用软件实现污闪事故原因分析和评估污闪对电网安全影响等智能辅助决策功能。     

盐/灰密对不同型式绝缘子交流人工污秽闪络特性的影响

污秽闪络特性是输电线路外绝缘选择的重要依据之一。根据一系列人工污秽试验，文中分析了等值附盐密度、灰密对不同型式绝缘子交流污闪特性的影响。结果表明：随着盐密或灰密的增加，绝缘子的污闪电压下降，且盐密和灰密对污闪电压的影响是相互独立的。使用最小二乘法分析6种绝缘子的污闪试验结果，得到其污闪电压校正公式。分析可知盐密和灰密对不同型式绝缘子污闪电压的影响有差异，特征指数c、d反应了盐密和灰密对污闪特性的影响程度。     

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。     

考虑飘弧特性下不均匀染污绝缘子交流闪络模型分析

在电弧发展至临界弧长的临界时刻,绝缘子同时存在沿面电弧与飘弧,会对绝缘子的交流污闪电压(U_(50%))产生影响。本研究根据绝缘子平面展开模型,考虑空气电弧特性、飘弧长度及染污不均匀性(上、下表面盐密比,T/B)对绝缘子交流污闪电压的影响,推导修正了交流污闪模型,编程计算了交流大吨位CA-590、CA-597型普通绝缘子,XWP-420型双伞绝缘子的污闪电压;通过试验对比验证了模型的准确性与合理性;通过分析不同等值盐密(ESDD)下T/B与临界泄漏电流(I_c)的关系,揭示了T/B影响U_(50%)的原因。结果表明:ESDD与T/B对污闪电压的影响相互独立,按经验公式拟合得出CA-590、CA-597型普通绝缘子污闪电压的不均匀修正系数(N)为0.124;U_(50%)随飘弧长度的增加近似呈线性下降,ESDD越大,飘弧对U_(50%)的影响越小,其变化规律与绝缘子表面积污特征影响I_c的显著性有关。     

±800 kV长串绝缘子污闪特性及绝缘子选择研究

对±800 kV直流输电线路上可能用到的几种典型大吨位绝缘子的污闪特性进行了系统的人工污秽试验研究。针对线路中可能用到的V型串及双I串并联结构，通过试验分析了它们对绝缘子串污闪电压的影响。结果表明，大吨位绝缘子的直流污闪电压与串长之间仍存在较好的线性关系，V型绝缘子串的污闪特性与I型串基本一致，可以直接使用I型串的试验结果，但并联绝缘子串间距对绝缘子串污闪特性存在显著影响，且串长不同时，并联绝缘子串间距对其污闪电压的影响效果不同。基于上述试验结果，并考虑了现场等值盐密与试验盐密的校正关系，给出了±800 kV特高压直流输电工程外绝缘参数计算和线路绝缘子选型的方法。     

绝缘子交流污闪时Hampton判据适用性的分析

为了提高Obenaus模型预测污闪电压的准确性,建立了Obenaus交流污闪模型,模型中用Hampton判据或全范围搜索法获得绝缘子的临界弧长。研究发现交流时根据Hampton判据预测的污闪电压与模型的实际污闪电压存在偏差,与人工污秽试验结果的比较也表明较之全范围搜索法Hampton判据预测的污闪电压有更大的误差。在此基础上分析了电弧参数A、n、附盐密度、泄漏距离L、平均直径对误差的影响。研究结果表明:计算剩余污层电阻时无论是否考虑弧根半径的影响,交流下Hampton判据导致的误差远大于直流情况;交流时Hampton判据预测的污闪电压偏低,一般要偏小30%左右,随电弧参数A、n、附盐密度、泄漏距离、平均直径的增加相对误差减少;将L/(n+1)作为临界弧长的污闪电压计算方法在电弧参数n较小时误差稍大,否则误差均保持较小值。无论是否考虑弧根半径的影响,欲在不同情况下都能获得模型准确的污闪电压值,应在0～L范围内搜索临界弧长。     

大气环境参数与电网污秽等级划分间经验算式的修正

大量污闪事故的环境监测数据表明,输变电设备外绝缘表面的污秽程度主要与大气环境污染有关。为此,介绍了国内一些研究机构给出的盐密值与大气环境参数间的经验公式,对经验公式的独立项选取提出了修正建议。以武汉市东湖高新环境监测点为例,选取了合适的独立项计算理论盐密值,并与监测点附近的实测盐密值进行对比,理论盐密值与实测盐密值较为符合。同时,利用该方法推算了湖北省17个地区理论盐密值对应污秽等级,与湖北电网各地区污区图的污秽等级实际情况基本一致。结论表明,在无法开展现场盐密测试或没有安装污秽监测装置的地区,可考虑利用经验公式并根据修正建议推算该地区的理论盐密值,作为该地区污秽等级划分的参考值之一。     

35～1000kV线路绝缘子污闪电压值的估算

针对目前绝缘子污闪电压缺乏系统研究的现状,建立了35~1 000 kV输电线路用普通型绝缘子交流污闪电压的计算模型即展开普通型绝缘子成平面模型后分析交流污闪条件,计算出绝缘子在不同表面污层电导率条件下的临界污闪电压值;对35~1 000 kV输电线路用5种不同吨位的普通型绝缘子进行交流人工污秽试验,获其在各盐密下的50%污闪电压;通过计算值和试验值的对比,可将绝缘子表面污层电导率转化为盐密,从而算出各普通型绝缘子在不同盐密下的交流污闪电压值。试验验证计算结果误差小,说明该模型能够有效估算代表普通型绝缘子的50%污闪电压情况。该研究结果可供各电压等级输电线路外绝缘选择参改。     

绝缘子污闪性能与气压的关系

在常压及低气压下对几种典型结构形状的绝缘子进行了交流人工污秽固体污层法试验，选取了较大的盐密范围分别为０．０３，０．０５，０．１，０．２和０．４ｍｇ／ｃｍ＾２，从而获得了不同条件下绝缘了交流污闪电压随气压的变化规律，得出了绝缘子交流污闪电压下降指数ｎ与污工及绝缘子形状之间的关系。通过试验结果的分析比较，得出了些比较重要的结论，对于高海拔地区输变电设备外绝缘的设计和安全运行具有一定的实际意义。     

高海拔地区特高压换流站大尺寸复合支柱绝缘子直流污闪特性

在海拔2 100m的国家特高压工程实验室,采用恒压升降法全面深入地研究了一大一小和一大两小伞形、6.25m(5支串联组成)绝缘高度的两种大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性。试验表明:一大两小伞形大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性优于一大一小伞形;大尺寸试品的直流污闪电压与盐密、灰密均成幂函数关系,盐密对U50%的影响程度明显大于灰密;与短串试品相比,盐密对大尺寸试品的影响较大;随着上、下表面污秽比的增大,大尺寸试品直流污闪电压增加不超过10%;在绝缘高度6.25m范围内,直流污闪电压与复合支柱绝缘子串长呈良好线性关系,但由于试验数据存在一定的分散性,大尺寸试品线性推导值和试验值相差约15%;大尺寸试品的紫外放电光子数大于短串,同时,受污秽不均匀分布的影响,大尺寸试品的中、下部紫外光子数稍大于上部;大尺寸试品的中、下端电弧桥接现象剧烈,电弧大范围跨接更为明显。     

人工污秽下盐/灰密对普通悬式绝缘子串交流闪络特性的影响

污闪是电力系统的严重自然灾害之一,国内外对盐密(ESDD)的影响进行了大量的研究,但对灰密(NSDD)影响的研究较少。文中以7片串普通悬式绝缘子XP-160为试品,在人工雾室中进行了大量的人工污秽试验,分析了ESDD和NSDD的变化对人工污秽绝缘子交流闪络电压的影响。试验结果表明:在人工污秽试验中,ESDD和NSDD均对绝缘子交流闪络电压有影响,与ESDD对人工污秽绝缘子串绝缘子交流闪络电压的影响一致,人工污秽绝缘子串交流闪络电压与NSDD也呈幂函数关系。在对交流闪络电压的影响上,ESDD和NSDD是相互独立的。因此,污区的划分不仅应考虑ESDD,同时也应考虑NSDD。对于7片串XP-160,文中还给出人工污秽试验条件下绝缘子串的交流污闪电压表达式。     

自然积污绝缘子等值盐密的累积规律

通过实测分析挂网运行的输电线路绝缘子表面等值盐密(ESDD),利用数据拟合分析其累积规律.结果表明:自然污染条件下,绝缘子表面ESDD随着积污时间的增加而增大;绝缘子经过长期的自然积污后,表面ESDD趋于稳定,积污量达到饱和;ESDD随积污时间的增加按负指数函数增加;绝缘子的积污时间常数τ为39.421～ 44.262...     

盐密和灰密对110kV复合绝缘子闪络电压的影响

合成绝缘子具有很好的防污闪特性,但也会发生污秽闪络,这与常规的人工污秽试验仅考虑盐密的影响不无关系。文中选择110kV合成绝缘子为试品,在人工雾室中研究了灰密(NSDD)和盐密(ESDD)对合成绝缘子污闪特性的影响,分析了NSDD影响的原因,并采用2种方法对试验数据进行了分析和拟合。结果表明:人工污秽试验中,合成绝缘子污闪电压Uf与ESDD和NSDD均有关,但二者的影响是彼此独立的;随着ESDD或NSDD的增加,其Uf均按幂函数规律降低;ESDD和NSDD对Uf影响的特征指数分别为0.106、0.140,即对于合成绝缘子,灰密的影响大于盐密,这与瓷绝缘子相反;灰密对污闪电压影响的原因之一是吸收更多的水分,二是破坏合成绝缘子的憎水性。     

Asymptotic methods for calculating electric arc model parameters

A new method for calculating the parameters of electric arc models for power circuit breaker is developed. The methodology consists in the optimization of the theoretical arc voltage curve, as a function of a set of parameters, with respect to experimental data. Since the solution of the equation for the electric arc model cannot be obtained in general form, then, the theoretical arc voltage is an asymptotic solution obtained for one or several time-ranges. A case of the irregular behavior of the electric arc is analyzed. The developed methods are applied to obtain an improved arc model for a SF₆ power circuit breaker previously published in the literature. The new model has a compact form and exhibits a good correlation between the measured and calculated voltage curves.     

Relation between leakage impedance and equivalent salt depositdensity on an insulator under a saltwater spray

The degree of pollution of an insulator polluted rapidly under a saltwater spray is observed by measurement of the leakage current, which flows between electrodes fixed on the surface of the insulator, under 30 V ac voltage. Long rod insulators were used as samples. The relation between the leakage impedance and the equivalent salt deposit density (ESDD) of the insulators was obtained under several experimental conditions. As a result, the following was found (1) the effect of the wind velocity on the insulator is small, and is especially small when the distance between the electrodes is short, (2) the effect of the distribution of the saltwater drops on the insulator is small, and (3) the leakage impedance does not depend on initial dryness of the insulator surface (and the conductance is low) before the saltwater spray. It is important that the ESDD be above a certain value, and that the distance between the electrodes be short. Furthermore, it was shown that ESDD can be estimated fairly exactly from the leakage impedance     

涂覆RTV对瓷绝缘子盐密和灰密影响的对比观测

绝缘子盐密和灰密值是污区分级和外绝缘配置的基础,各地污区分级观测绝缘子往往以XP-70瓷绝缘子为观测绝缘子,涂覆室温硫化硅橡胶(RTV)涂料对绝缘子积污特性的影响是一个值得关心的问题。因而选择深圳地区54处代表性的输电杆塔进行涂覆RTV与未涂覆RTV的XP-70绝缘子不带电挂样观测对比,测量了积污期为2a的绝缘子盐密、灰密和灰密盐密比,对比了涂覆RTV与未涂覆RTV线路绝缘子上表面、下表面与单片均值积污规律的差别。结果表明:涂覆RTV的绝缘子与未涂RTV的XP-70绝缘子相比,上表面盐密值增加约1倍,下表面盐密值、单片盐密均值增加约2倍,上表面灰密值增加约2倍,下表面灰密值、单片灰密均值增加约3倍,涂覆RTV的XP-70绝缘子灰密盐密比大于未涂覆RTV绝缘子的灰密盐密比。污秽外绝缘配置时在注意到涂覆RTV对绝缘子污闪电压大幅提高的同时,也应注意到涂覆RTV对绝缘子积污特性的影响。