温度、酸度对10kV开放式母线绝缘影响的研究

为研究 10kV母线事故频繁发生的原因 ,模拟重庆市电力局小龙坎变电站 ,研究了相对湿度RH =70 %、80 %、90 %、10 0 %、酸度 pH =3、4、5、6及母线水平或竖直排列对开放式母线交流绝缘特性的影响。发现RH >80 %时 ,闪络电压随RH、pH增加而降低 ;酸度对母线闪路电压的影响较湿度为小 ,pH >4时可忽略其影响 ;清洁时 ,最严酷的酸湿度条件下也不会在运行过电压下闪络。     

直流叠加冲击电压时GIS母线闪络特性北大核心CSCD

GIS母线残余电压和合闸的操作冲击电压共同作用可能会造成GIS母线发生闪络,开展GIS母线有直流电压情况下叠加冲击电压试验,是研究提高GIS母线绝缘水平的必要方法。文中通过搭建直流叠加冲击电压试验回路,研制1100 kV串联550 kV GIS母线试验平台,开展直流叠加雷电或操作冲击电压试验,结果表明:单独±2400 kV雷电冲击电压或单独±1800 kV操作冲击电压作用时,母线均未发生闪络;负极性直流叠加负极性冲击电压作用时,550 kV GIS母线段多次发生闪络,负—负极性叠加比单独冲击电压作用时闪络电压更低,负—负极性叠加的闪络电压比其他极性组合叠加的闪络电压更低,其中-450 kV直流叠加-2400 kV雷电冲击电压时,与单独-2400 kV雷电冲击电压作用时比较,叠加的雷电冲击闪络电压幅值大约下降28.5%。     

SF_6/CF_4混合气体中聚四氟乙烯绝缘表面直流闪络特性

文中对电极间距为5 mm的指形电极下SF_6/CF_4混合气体中聚四氟乙烯绝缘表面直流闪络特性展开研究,分别测量了当SF_6/CF_4混合气体中SF_6混合比为0%~100%、压强为0.1~0.4 MPa时绝缘试样的直流沿面闪络电压,研究压强、混合比、电压极性等因素对绝缘试样直流沿面闪络特性的影响。实验结果表明:混合气体中SF_6混合比一定时,在0.1~0.4 MPa气压范围内,绝缘试样的直流闪络电压随气压升高而呈线性增加;0.3 MPa的20%SF_6/80%CF_4气体中绝缘试样的负极性直流闪络电压为52.34 kV,是相同气压下纯SF_6气体中的61.4%;在较低气压下SF_6/CF_4混合气体中绝缘试样的负极性直流闪络电压比正极性低,而当气压高于某临界值时,负极性直流闪络电压比正极性高,沿面闪络电压出现极性效应反转现象;40%SF_6/60%CF_4中负极性闪络电压达到纯SF_6中的65%,该研究可以为SF_6/CF_4混合气体替代SF_6应用于高压直流气体绝缘电气设备中提供参考。     

c-C4F8/CO2混合气体的绝缘子沿面闪络性能研究

对c-C_4F_8/CO_2混合气体的绝缘子沿面闪络性能展开研究,得到了在不同气压、不同电压类型下不同混合比例的c-C_4F_8/CO_2的沿面闪络电压,与CO_2和SF_6的沿面闪络电压进行对比,并观测实验后的绝缘子。结果表明:在工频电压和雷电冲击电压下,c-C_4F_8含量和气压是影响c-C_4F_8/CO_2沿面闪络性能的重要因素;在0.10MPa下,c-C_4F_8含量为30%的c-C_4F_8/CO_2的沿面闪络电压为SF_6的80%;在0.30 MPa下,30%含量的c-C_4F_8/CO_2沿面闪络电压约为0.10 MPa下SF_6的1.4倍,但多次实验之后绝缘子出现损坏。     

脉冲陡度对快脉冲下真空沿面闪络特性的影响

为了研究高压快脉冲下绝缘材料的真空沿面闪络机理,从脉冲陡度角度出发,在真空度5 mPa水平下,通过5种脉冲源形式,13种输出电压,测量了环氧试样在不同脉冲陡度下的真空闪络电压。通过数据的分段拟合,结合闪络时延特性以及在高脉冲陡度下洛伦兹力对电子运动的影响,讨论了脉冲陡度对闪络电压的作用机制。分析表明,脉冲陡度很低时(<1.5 kV/ns),闪络电压主要受闪络形成的统计时延的影响;脉冲陡度较高时(几kV/ns~10 kV/ns),闪络的形成时延也成为影响闪络电压的重要因素;脉冲陡度很高时(>十几kV/ns),闪络电压受闪络时延和洛伦兹力共同影响。     

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。     

金属微粒对GIS中绝缘子冲击闪络特性的影响

高电压等级电力系统中,特快速瞬态过电压(VFTO)引起的GIS绝缘事故日益严重。为探究冲击电压下绝缘子沿面闪络特性和机理,研制了陡前沿冲击试验装置。研究了微粒附着位置及微粒尺寸对绝缘子冲击闪络特性的影响规律。结果表明:正常绝缘子在VFTO下闪络电压较雷电冲击闪络电压高;工程运行气压下,500 k V正常绝缘子VFTO闪络电压较雷电冲击高13%,附着微粒绝缘子的VFTO闪络电压会比雷电冲击闪络电压低近10%。附着微粒位于近高压导体侧时绝缘子闪络电压最低;微粒位于盆式绝缘子沿面一定位置时,随其长度增加,绝缘子闪络电压降低,当微粒大于一定临界长度时,负极性VFTO闪络电压低于负极性雷电冲击闪络电压。VFTO下,附着微粒绝缘子的沿面闪络可用先导和"逆放电"机理来解释。空间电荷积聚和能量注入是形成先导放电的必要条件,高频位移电流和"逆放电"促进了绝缘子沿面闪络过程。     

带电清洗剂对绝缘子工频闪络电压的影响

相对于清洗剂用于电子通信行业低压电子设备及器件,带电清洗剂用于高压绝缘子清洗,对其性能提出了更高的要求。目前,带电清洗剂已经应用于电力系统输电线路绝缘子串污秽清洗,但其对绝缘子闪络电压的影响还没有开展系统研究,这为高效安全开展高压绝缘子带电清洗剂清洗带来了隐患,为此开展了带电清洗剂对绝缘子工频闪络电压影响的试验研究。试验测试了不同污秽度等级下,喷洒4种典型带电清洗剂XP-70绝缘子的闪络电压,研究发现,喷洒4种清洗剂后,绝缘子清洁状态下的闪络电压影响不明显,闪络电压大多在80 kV左右,变化幅度较小。在清洗剂挥发后,其闪络电压与干闪络电压相近。不同污秽状态下XP-70绝缘子的闪络电压的波动略大于洁净状态下的闪络电压波动,但均在80 kV左右。试验表明,带电清洗剂对不同污秽度下绝缘子的闪络电压几乎无影响。文中的研究工作对于保证带电清洗剂清洗安全具有重要的指导意义。     

指形电极结构设计及其对快脉冲真空闪络特性的影响

为了更好的研究快脉冲真空闪络,宜选用指形电极结构。通过ANSYS有限元仿真和实验研究指形电极结构对快脉冲下真空沿面闪络特性的影响。仿真计算了相同电极间距d不同电极曲率半径r时指形电极系统的最大电场强度Emax;相同r不同d时指形电极系统的Emax;不同d、r时指形电极系统的场增强因子f。仿真结果表明:d一定时,电极曲率半径r<8mm时,电极顶端的最大电场强度随着曲率半径的增大而迅速减小,r为8~20mm时,电极前端的最大电场强度变化幅度不大;r一定时,d为1~8mm时,随着d增大,最大场强下降到原来的23%,d>8mm时,电极前端的最大场强下降趋势有所减慢;电极间距d取值越小,电极曲率半径r越大,场增强因子则越小,对应的电场分布越均匀;对于实验研究用指形电极结构,宜采用r<8mm,d>8mm的设计参数。基于18/500ns、峰值输出电压为75kV的快脉冲源以及r=10mm的不锈钢指形电极,研究了纯环氧试样在不同d时的闪络特性。实验结果表明:d为5~15mm时,沿面闪络电压值随d的增加而呈线性增长;d为20~45mm时沿面闪络电压增长缓慢,这与真空间距击穿的关系不同。并结合65/600ns脉冲电压和直流电压下平板电极和指形电极的沿面闪络实验数据,研究了r=10mm,d=10mm时指形电极结构的f,实验得出脉冲电压下f=1.73,直流电压下f=1.47。     

直流叠加冲击电压下GIS放电特性研究综述

GIS在开关分闸后母线上会存在幅值较高的残余直流电压,由于GIS中电荷泄漏较慢,残余直流电压可持续作用较长时间。当再一次合GIS母线时,母线上可能会出现冲击过电压,冲击过电压会与母线残余直流电压叠加,使GIS处于直流叠加冲击电压的作用下。近年来国内多起GIS击穿事故发生于开关合闸瞬间,因此有必要对直流叠加冲击电压下GIS的放电特性进行研究。首先介绍了直流叠加冲击电压下稍不均匀电场和极不均匀电场中SF6气体间隙的放电特性和放电机理,以及直流叠加冲击电压下自由金属微粒引起的气体间隙放电特性;然后总结了直流叠加冲击电压下绝缘子沿面的闪络特性和金属微粒对直流叠加冲击电压下绝缘子闪络特性的影响,并分析了表面电荷对绝缘子沿面闪络过程影响机理的研究现状;最后,总结了目前研究中存在的问题及未来的研究方向。通过对目前国内、外直流叠加冲击电压下GIS放电特性的研究,以期对工程建设和学术研究起到参考作用。     

雾霾对绝缘子交流闪络特性的影响

为研究雾霾环境对绝缘子闪络特性的影响,在自制小型雾霾室内利用超声波雾发生器产生水雾并启动气溶胶发生器,将不同成分(硅藻Ca SO4和(NH4)2SO4)的颗粒物通入试验罐内模拟雾霾环境,并对不同成分、粒径的气溶胶雾霾环境下的绝缘子进行多次交流闪络试验,分析了雾霾成分、颗粒粒径、盐密对绝缘子交流闪络电压影响规律。结果表明:雾霾颗粒会导致绝缘子表面快速积污,20 min内绝缘子表面等值盐密最大可增加0.028 mg/cm2,引起闪络电压降低32.2%;盐类气溶胶和小粒径气溶胶对闪络电压影响较大,可使轻度污秽绝缘子闪络电压降低20%以上;雾霾环境中绝缘子交流闪络依然为沿面闪络。     

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。     

110 kV交流支柱绝缘子的人工覆雪闪络特性

覆雪条件下积污绝缘子的电气性能会明显下降,甚至造成闪络故障。为研究染污盐密、覆雪厚度及伞型结构对覆雪闪络电压的影响,设计了绝缘子人工覆雪试验方法,并对4种伞型结构的110 kV交流支柱绝缘子进行人工污秽覆雪闪络试验,分析观察了绝缘子的覆雪闪络过程。试验结果表明:在融雪过程中,单位时间融雪水电导率不断降低;在闪络过程中,电弧放电及闪络路径多沿雪融化或脱落的地方;覆雪闪络电压与染污盐密呈负幂函数关系,随着染污盐密的增加,覆雪闪络电压降低并趋于饱和;比较了覆雪厚度为5、10和15 mm的绝缘子闪络特性,厚度为10 mm时,覆雪闪络电压更低;研究发现伞间距大且表面有棱的支柱绝缘子覆雪闪络电压梯度更高,防雪闪效果更好。     

纳秒脉冲下真空绝缘沿面闪络特性实验研究

通过实验研究了纳秒脉冲(10/30 ns)下,真空绝缘沿面闪络电压随圆台形绝缘体锥角、圆柱形绝缘体截面直径、实验气压以及电极材料等物理因素的变化趋势,结果表明圆台形绝缘体锥角变化对闪络电压影响非常明显;厚度相同的圆柱形绝缘体闪络电压随截面直径的增大而降低,且直径越小,变化幅度越大;当气压处于高真空范围,即10-5~10-1Pa时,气压变化对闪络电压不构成影响;高真空条件下不同电极材料对闪络电压无影响。并在系统分析实验结果的基础上,提出了真空绝缘结构设计原则。     

低气压覆冰条件下绝缘子的直流闪络特性

为了分析影响低气压覆冰条件下绝缘子直流闪络特性的因素,在人工气候室内模拟高海拔、覆冰条件,对FC160P/C170 DC玻璃绝缘子和10 kV直流合成绝缘子进行试验研究,得到了空气间隙的距离与闪络电压的关系,并分析了覆冰状况对覆冰表面闪络特性的影响。试验结果表明:覆冰闪络电压随着空气间隙的增长而升高;上空气间隙时的闪络电压高于下空气间隙时的闪络电压;合成绝缘子因伞间距离小,易被冰凌和电弧桥接,覆冰和气压对其影响比瓷和玻璃绝缘子严重;低气压下,覆冰绝缘子发生飘弧时,其闪络电压大大降低。     

硝酸盐污秽作用下绝缘子的交流闪络特性

污秽成分会影响绝缘子的闪络特性,研究硝酸盐对绝缘子闪络特性的影响有长远的意义。为此,依次用氯化钠及几种常见的硝酸盐KNO_3、NH_4NO_3、NaNO_3、Ca(NO_3)_2、Mg(NO_3)_2来模拟可溶物,开展了不同污秽成分下耐污型绝缘子串XP4–160的交流污闪试验。试验过程中采用浸污法进行染污,并采用恒压升降法进行加压,得到了不同可溶物成分、不同等值盐密(ESDDρ)下绝缘子的交流闪络电压梯度(EL),然后结合试验结果和硝酸盐的理化性质分析了硝酸盐对绝缘子闪络特性的影响。研究结果表明:利用现有的闪络电压计算方法来预测硝酸盐下绝缘子的EL值,相对误差可达到24%;所采用的几种硝酸盐下绝缘子的EL值均大于氯化钠下的EL;硝酸钾对应较低的闪络电压梯度,硝酸钙对应较高的闪络电压梯度;硝酸盐下的绝缘子污秽影响特征指数b值在0.18~0.25之间;污秽成分为5种硝酸盐中的1种或几种时,绝缘子闪络电压梯度可用25.60.21ESDDρ-来表达。研究结果可为不同污秽成分下绝缘子闪络电压的计算提供参考。     

冲击电压下沿面闪络与空气湿度的关系

研究了冲击电压下的绝缘表面空气闪络电压与湿度的关系。研究结果表明,对于支柱绝缘子,其冲击闪络电压与湿度之间的关系基本符合现行ＩＥＣ标准。但对于套管,其冲击闪络电压电压与湿度之间的着重关系与现行ＩＥＣ标准完全相反,大致成“镜像”关系。发现对于套管型沿面放电,其正极性流注的电位梯度随湿度增加而下降,这正好与现行湿度对放电影响的理论所预测的规律相反。     

覆冰桥接状态对融冰闪络时间分布及闪络概率的影响

为了揭示覆冰状态对融冰及其闪络过程的影响,结合现场覆冰形貌观测,提取出4种典型覆冰形态,包括未桥接冰棱、桥接冰柱及其两种双层组合方式,并对各典型覆冰形貌下的闪络特性开展试验研究,分析了融冰过程中冰棱尖端水滴喷射对电场分布的影响。从融冰耐压时间分布特性和恒压耐受时闪络概率分布的角度,研究了不同覆冰形态下覆冰水电导率、冰棱长度、空隙与冰棱长度的不同组合对融冰闪络特性的影响。覆冰水电导率与冰棱长度通过改变融冰过程中剩余冰层电阻来影响覆冰闪络过程。试验中发现,电导率由150μS/cm上升至750μS/cm,闪络电压下降了33%;冰棱长度由6 cm下降至4 cm,闪络电压降低了10%。空隙与冰棱长度的不同组合对融冰闪络影响显著,其中冰柱模型由于内部电弧烧蚀会造成冰棱融断而难以发生闪络。在冰棱-冰柱的双层组合模型中,由于冰柱融化需要汲取额外的能量,冰棱-冰柱模型的最低闪络电压较冰棱-冰棱模型提高了14%。研究表明,未桥接冰棱在融冰液滴喷射过程中,其冰尖处易出现电场集中,与桥接冰柱相比,可在更低的耐受电压下诱发融冰闪络。     

SF_6的温度与湿度及其对产品绝缘性能的影响

选用三台新组装的LW8-40.5罐式SF6断路器进行试验,研究环境温度与SF6湿度的关系以及对产品绝缘性能的影响,得出,当SF6相对湿度RH值约为30%时,产品耐受高电压能力未发现明显变化;在考虑SF6湿度测量值的近似温度折算方法时,可用适当方式来利用克劳修斯-克拉贝龙方程,按低于30%的某个RH值制定SF6湿度的限值标准,能排除温度的影响,简单可行,便于实施SF6湿度的在线监测。     

污秽绝缘子在不同脉冲电压条件下的闪络特性研究

输电线路在污秽条件下的闪络(污闪)是威胁电力系统安全运行的主要事故。笔者以两片串的绝缘子短串为研究对象,通过对绝缘子两端施加0.5/5μs和2.6/50μs的冲击电压波形,研究了盐密、灰密污秽度对绝缘子闪络特性的影响,同时对波头时间不变,波尾时间对绝缘子闪络特性的影响进行了研究。结果表明,盐密对绝缘子闪络电压的影响大于灰密;当盐密、灰密值较低时,冲击电压波形对绝缘子串闪络电压影响不大;灰密值固定时,绝缘子闪络电压随着盐密值的增加而减小;而当盐密值固定时,绝缘子闪络电压随着灰密值的增加呈现先减小后增加的趋势;固定灰盐比为5:1时,在2.6/50μs波形条件下,绝缘子闪络电压随着盐密值增加而增加,而对于0.5/5μs波形时,随着盐密值增加,绝缘子闪络电压呈现先减小后增加的趋势;随着波尾时间增加,绝缘子闪络电压下降明显,在盐密值较大时更加显著。