交流电场对复合绝缘子覆冰过程的影响

电场对输电线路绝缘子覆冰过程的影响不可忽视。以复合绝缘子FXBW-35/100为试品,分别进行了带电与不带电人工覆冰试验,分析电场对复合绝缘子覆冰过程的影响。结果表明：电场对绝缘子覆冰的影响体现为对水滴的吸引作用和泄漏电流的热效应。电场强度小的地方吸引作用明显,而电场强度大的地方热效应明显;带电覆冰时,冰凌中的气泡增多会向复合绝缘子的芯棒弯曲;低压端附近冰密度较大;高压端附近冰密度较小;冰厚的增长速度会出现饱和;冰重随电压的增长有一个先增加后减小的过程;带电覆冰时会出现稳定燃烧的电弧,这容易损伤绝缘子。     

棒形悬式瓷绝缘子的覆冰交流闪络特性研究

绝缘子覆冰闪络事故严重危害着输电线路的运行安全。为了研究影响棒形悬式瓷绝缘子覆冰交流闪络特性的因素,文中在人工气候室内对棒形悬式瓷绝缘子进行了带电和不带电的人工覆冰试验以及交流闪络试验,研究了表面覆冰程度、盐密污秽度和覆冰水电导率对绝缘子闪络特性的影响,试验中使用高速摄影机对放电电弧的发展过程进行检测,并用示波器记录泄露电流和闪络电压。结果表明:带电覆冰和不带电覆冰导致绝缘子表面覆冰程度不同,对其冰闪特性具有显著的影响:局部放电的初始位置和电弧的发展过程具有不同的特点而且在电弧发展到完全贯穿绝缘子表面前,在相同的试验电压下带电覆冰绝缘子的泄露电流比不带电覆冰绝缘子的泄漏电流大;棒形悬式瓷绝缘子覆冰闪络电压随盐密污秽度和覆冰水电导率的增大而降低,且相同盐密污秽度下带电覆冰绝缘子的闪络电压高于不带电覆冰绝缘子的闪络电压。研究结果可为为输电线路绝缘子选型以及防冰减灾等,提供试验依据和技术参考。     

交流电场对220kV复合绝缘子覆冰及其闪络特性的影响

为补充完善高电压等级复合绝缘子带电覆冰的研究,以复合绝缘子FXBW-220/100为试品,在大型人工气候实验室对其进行了带电与不带电人工覆冰试验。利用试验结果分析了电场对复合绝缘子覆冰及闪络特性的影响,并针对试验现象给出了合理的解释。结果表明:电场对覆冰绝缘子覆冰的影响主要为电场的极化作用和几种常规放电等带来的热效应;电场的强度、场线的均匀性对复合绝缘子覆冰也有重要影响。带电情况下绝缘子覆冰的其它结论包括:带均压环的绝缘子的高压端不易发生桥接;复合绝缘子大部分伞面覆冰冰层结构密实、光滑、透明;带电情况下雨凇冰棱密度小于不带电情况下雨凇冰棱密度,且随着外加电压的提高而减小;均压环冰棱密度随着外加电压的提高而增加;绝缘子覆冰质量随着外加电压的提高呈先上升后降低的趋势;绝缘子50%闪络电压随着外加电压的提高呈先降低后升高的趋势。     

基于紫外成像技术的110kV输电线路复合绝缘子融冰闪络预警方法及判据

为减少覆冰导致的输电线路绝缘子融冰闪络事故,对110kV输电线路覆冰复合绝缘子进行了融冰闪络试验研究。用紫外(UV)成像仪监测其融冰过程中的放电现象,并与泄漏电流在线监测装置记录的试验过程中的泄漏电流进行对比,发现融冰闪络过程中的泄漏电流与紫外图像存在对应关系。用紫外光子数作为检测绝缘子放电的特征量,提出了覆冰绝缘子放电过程紫外预警3区段法,即安全区、预警区及危险区。给出了110kV输电线路复合绝缘子融冰闪络预警方法及判据:当监测距离为6.5m时,若高压端有间歇性光子数突变现象,则视为进入预警区,在不同的增益情况下,根据放电情况判断是否给出预警。     

覆冰绝缘子串泄漏电流与覆冰量及覆冰水电导率的关系

污秽与覆冰量是影响输电线路绝缘子冰闪电压的主要因素,因此有效预测污秽和覆冰量是防止发生冰闪事故的手段。本文通过人工气候室试验,模拟运行电压下覆冰量和覆冰水电导率对覆冰绝缘子泄漏电流的影响,提取了泄漏电流的三个特征量:泄漏电流脉冲幅值、谐波含量和电荷量,这三个特征量从不同角度描述了泄漏电流与覆冰量和覆冰水电导率的关系,并且得到了它们之间的回归方程式。基于泄漏电流特征量与覆冰量、覆冰水电导率的关系,提出覆冰绝缘子污冰预测神经网络模型,脉冲幅值、谐波含量和电荷量作为神经网络的输入量,污冰参数(ISP)作为神经网络的输出量。神经网络模型预测结果与试验测试结果对比分析可知,预测结果与试验结果的相对误差绝对值小于8.5%,因此本文提出的覆冰绝缘子污冰预测模型能够有效地对覆冰绝缘子ISP进行预测,为输电线路外绝缘的选择和设计提供参考依据,对于预防冰闪事故的发生有着重要的意义。     

伞裙结构对110 kV复合绝缘子交流覆冰特性影响

输电线路覆冰引起的倒塔和绝缘子闪络事故严重威胁电力系统的安全运行,本文开展伞裙结构对110kV复合绝缘子交流覆冰特性影响的研究,建立110kV复合绝缘子覆冰及污秽共存状态下的电场计算模型,对其电场分布进行仿真计算,综合比较电场计算结果和覆冰闪络特性试验结果,提出能提高污秽覆冰复合绝缘子交流闪络电压的优化伞形结构,对覆冰区110kV输电线路复合绝缘子防冰闪改造有指导意义。     

交流电场强度对导线雾凇覆冰特性的影响

输电线路覆冰严重威胁着电力系统的安全,国内外对导线覆冰开展了大量研究,但绝大部分研究都没有考虑电场对覆冰特性的影响,这与工程实际情况不相符。在人工气候室内对导线进行带电覆冰,测取了覆冰量和覆冰密度,并通过Q–V法测得了覆冰过程中导线的电晕放电量。为了解释电场对覆冰的影响机制,对交流电晕下水珠的荷电和所受库仑力进行了计算。试验结果表明:试验条件下,覆冰量和覆冰密度随交流场强增加均有先增大后减小的趋势。计算结果表明;电场将对水滴施加电吸力,导致在电晕出现之前或电晕较弱时覆冰量、覆冰密度增加;电晕较强时,空间电荷浓度增加,水滴荷电后所受库仑力起排斥作用,这可能是强电场下导线覆冰量和覆冰密度降低的原因。     

复合绝缘子冰凌生长特性及其影响因素

复合绝缘子由于伞群间距较小,与玻璃和瓷质绝缘子相比更容易发生覆冰闪络。为了研究复合绝缘子的冰凌生长特性,针对短串复合绝缘子进行了电场仿真分析和覆冰试验,得到了冰凌生长与电场分布之间的作用关系,并研究了电压和环境因素对复合绝缘子冰凌生长过程的影响。结果表明,冰凌生长与电场分布相互作用,当尖端最高场强达到30 kV/cm时,局部电弧使冰凌生长速度减缓甚至停止;试验过程中沿串泄漏电流大小和局部放电程度受电压、环境温度、覆冰水电导率、降雨强度和染污程度等因素的影响,进而影响冰凌的生长过程和桥接情况,增大施加电压、环境温度、覆冰水电导率、染污程度或减小降雨强度均能延缓绝缘子冰凌生长速度。     

风速对复合绝缘子覆冰增长及其闪络特性的影响

风速和电场均是影响绝缘子覆冰的重要因素,在多功能人工气候室对不同风速下的复合绝缘子进行了人工雨凇带电和不带电覆冰试验研究,分析了风速和电场双重作用对冰棱生长、覆冰量、覆冰密度、厚度及闪络电压的影响。研究表明:随着覆冰期风速的增大,绝缘子的冰棱长度、倾角、伞面冰厚、覆冰密度和覆冰重量均逐渐增大,在覆冰时间相同的条件下,其闪络电压随着风速的增大而逐渐降低;电场在风速较低时对覆冰参数和闪络性能都有明显的影响,但随着风速的增大,此种影响逐渐变得不明显,在风速较大的条件下可以不考虑电场的影响。     

均压环安装位置对220kV复合绝缘子覆冰及其闪络特性的影响

在人工气候室对不同位置安装均压环的220 kV复合绝缘子进行了人工带电覆冰试验,分析了均压环安装位置对绝缘子覆冰及电气特性的影响。结果表明:复合绝缘子本身电场分布极不均匀,使不同均压环安装位置对改善电场分布的效果不尽相同,从而对复合绝缘子覆冰有明显影响。高压端均压环使高压端伞裙覆冰比较均匀,冰棱生长较长,均压环冰棱呈向外弯曲生长,提高冰闪电压;低压端均压环使低压端伞裙相邻冰棱之间发生粘接,均压环冰棱基本呈垂直生长,降低冰闪电压;绝缘子和均压环表面覆冰密度大于冰棱冰密,安装均压环的高压端或低压端,其表面和冰棱冰密都大于不带均压环时;仅高压端带均压环时的绝缘子自身冰重大于仅低压端带均压环时。     

覆冰绝缘子串的交流闪络特性和放电过程

为了解长串绝缘子在高海拔下的冰闪特性,在气候室内对XP-70、XWP2-160绝缘子串和FXBW4-110/100合成绝缘子进行了人工覆冰电气试验研究。结果表明:气压对覆冰绝缘子串冰闪电压的影响与污秽绝缘子的相似,3种绝缘子的气压影响指数分别为0.64、0.55和0.69;在不同气压下冰闪电压与绝缘子串长均呈线性关系;绝缘子串覆冰以后的电压分布发生变化且受冰的状态的影响,这个变化是覆冰绝缘子串电气特性下降的主要原因;覆冰绝缘子串的局部电弧发展成完全闪络所需的时间比污秽绝缘子长,且受冰层的融化和冰凌状态的影响;覆冰绝缘子的临界闪络电流大于污秽绝缘子,且与绝缘子串长和类型有关,其原因有待进一步研究。     

Laboratory Investigations of the Electrical Performance of Ice-covered Insulators and a Metal Oxide Surge Arrester

This review paper summarizes the main results of the laboratory investigations conducted at Tampere University of Technology (Finland) on ice-covered insulators and a metal oxide surge arrester (MOA). The most important factors affecting the dielectric strength of high voltage (HV) insulators in freezing rain conditions are the resistivity of the freezing water, the length and the number of icicles between insulator sheds and electrodes and the state of the ice deposit (i.e. how wet it is). The studies verify that most of the commercially available HV insulators may flashover even with a normal phase-to-ground ac voltage in rather light salty (or otherwise slightly contaminated), but long-duration freezing rain conditions. The ac strength of a clean insulator string under rime ice during melting period was approximately 75% of the ac strength in dry conditions. Accordingly, the ac strength of the contaminated (ESDD ap 0.3 mg/cm² NaCl) insulator strings during the melting period of rime was on average 65% of the AC strength in dry conditions. The icing of an MOA consisting of two or more units in series may have harmful effects on the electrical performance of the MOA. With ac voltage stress an unevenly ice-coated MOA may be thermally stressed due to the leakage current transition from the ice covering of one unit to the interior of another unit not covered with so much ice. With switching impulse current surges the residual voltage across an ice-covered unit rather easily causes an external flashover. This leads to a sudden increase in the surge current: with the MOA of two units studied the current peak reached as much as twice the peak value in normal operation without ice covering.     

利用泄漏电流递归分析法研究绝缘子雾凇闪络

绝缘子的运行状态直接关系输变电线路的安全运行.由于泄漏电流贯穿于绝缘子运行始终,能够直接反映绝缘子表面状态及放电特征.在实验条件下模拟雾凇环境,以硅橡胶绝缘子为试样,将其悬挂于雾凇环境下不同时间,雾凇即在绝缘子表面凝结,然后分别施加电压至发生闪络.通过高速摄像机记录闪络现象和过程,采用递归分析法研究泄漏电流的非线性特征,将闪络发展过程中泄漏电流的内在变化在递归图及其定量指标中表征出来,结果表明泄漏电流的非线性特征变化与闪络过程中绝缘子表面放电现象具有很好的一致性,有效揭示了绝缘子雾凇闪络过程的发展以及闪络发生的机理,从而提高户外绝缘子运行的可靠性与准确性.     

复合绝缘子污闪与冰闪特性及临界闪络电流研究

绝缘子的电气特性是进行输电线路外绝缘设计的关键参数之一,其临界闪络电流对绝缘子的状态评估和闪络预警有着重要的作用。以FXBW-110/100型复合绝缘子为试品,在人工气候室对该绝缘子进行了人工污秽试验和人工覆冰试验。试验结果表明：复合绝缘子污闪和冰闪电压随着绝缘子表面盐密的增加而降低,冰闪和污闪电压与盐密均满足负幂指数关系,覆冰条件下的污秽特征指数与污秽无覆冰状态下的特征指数相差不大,可将覆冰视为一种特殊形式的污秽;在相同污秽条件下覆冰复合绝缘子的闪络电压比未覆冰的闪络电压低,随着覆冰厚度的增加,绝缘子闪络电压进一步降低;复合绝缘子污闪和冰闪的临界闪络电流与盐密满足幂指数关系,污闪和冰闪的临界闪络电流均随着绝缘子表面的盐密的增加而增加,在相同污秽条件下覆冰绝缘子的临界闪络电流比未覆冰的临界闪络电流更大。     

污秽绝缘子表面电场分布仿真及绝缘特性试验

In this paper,the electrical fields along the insulator surface under different scenarios,such as asymmetric pollution on top/bottom surface,and uneven circumferential distribution of surface pollution,have been calculated with finite element method for field simulation.Tests on artificial pollution insulators are conducted to study the 50% withstand voltage U50 of artificial pollution suspension insulators under different NSDD(non-soluble deposit density)and asymmetric pollution on the top/bottom surface,and study the change of leakage current with air humidity under different voltage and different ESDD(equivalent salt deposit density).The result shows that asymmetric top/bottom surface pollution has a greater impact on the insulator electrical field distribution,and the leakage current will jump under low air humidity,if had large ESDD,which has practical meanings to the anti-pollution design of the transmission line under different pollution levels across the country.     

PRTV涂料对绝缘子串交流冰闪电压的影响

PRTV涂料具有良好的防污闪性能,但用于防覆冰闪络方面,国内外的相关研究还鲜有报道。根据人工气候室的试验结果,笔者分析了在覆冰期、融冰期覆冰水电导率和串长对涂有PRTV绝缘子串的覆冰闪络电压的影响。通过对涂有和未涂PRTV两种形式绝缘子串的覆冰闪络特性的分析,得出PRTV对于提高覆冰绝缘子闪络电压没有效果,涂PRTV的绝缘子串其冰闪电压约降低10%～15%;PRTV涂层的憎水性引起绝缘子表面覆冰状态发生变化,使得冰层与涂料表面粘附不紧密,内部存在许多微小气隙,容易产生局部放电和局部电弧,从而损坏PRTV涂层,导致绝缘子串泄漏电流增大。     

交直流电压下绝缘子放电紫外脉冲与泄漏电流对比分析

绝缘子污闪是威胁电力系统安全可靠运行的主要因素之一,如何有效检测绝缘子污秽状态成为污闪防治的关键。本文基于搭建的污秽绝缘子放电紫外脉冲检测系统,利用人工气雾室开展了不同污秽分布与空气湿度下陶瓷绝缘子放电紫外脉冲检测与泄漏电流对比实验研究。实验结果表明:直流电压下,不同污秽分布与空气湿度下绝缘子放电紫外脉冲数与泄漏电流具有相似的规律,可采用绝缘子放电紫外脉冲数替代泄漏电流检测污秽绝缘子,实现绝缘子污秽状态的非接触检测与评估;交流电压下,不同污秽分布绝缘子放电紫外脉冲数区别不大,难以通过紫外脉冲检测实现不同污秽分布绝缘子的区分。研究工作为输电线路绝缘子污秽状态非接触检测与评估提供了参考。     

绝缘子覆冰闪络的主要影响因素分析

根据覆冰闪络发展过程中泄漏电流的变化情况,阐述了绝缘子覆冰闪络的形成过程,并根据绝缘子覆冰闪络机理,从覆冰类型、覆冰量、污秽度、覆冰水电导率以及绝缘子串类型、海拔高度等主要影响因素对绝缘子覆冰闪络电压进行分析,认为雨凇、混合凇和硬雾凇是造成绝缘子覆冰闪络的主要原因.实验结果表明,覆冰水电导率对绝缘子冰闪电压的影响很大,...     

输电线路绝缘子新型防冰涂料及其性能研究

针对当前输电线路防冰涂料低温憎水性和防冰性能的不足,提出了一种基于电热效应和冰水开关原理,具有良好憎水特性和半导电特性的的输电线路绝缘子主动式防冰涂料及其应用方式.人工气候室的试验表明,该种涂料具有良好防覆冰性能,可有效阻止冰层在输电线路绝缘子表面的形成.涂料绝缘子的雨闪、污闪耐受试验表明,涂料绝缘子在非覆冰期泄漏电流较小、损耗较小,与正常无涂料绝缘子一致,雨闪电压明显高于污闪电压,污闪电压也高于无涂料绝缘子,同时绝缘子串的工频电压分布也得到明显改善,输电线路绝缘子新型防冰涂料具有良好的综合防冰效能