高海拔地区复合绝缘子的直流耐污性能

为了对实际高海拔下复合绝缘子耐污性能(污闪和污雨闪)及其影响因素进行系统研究,在高海拔(1970m)地区,对影响复合绝缘子直流污闪特性的因素,如盐密、灰密、盐成分和污秽上下表面分布等进行了系统研究,同时对直流污雨闪性能受盐密和淋雨量的影响进行了对比试验。试验发现,直流污闪电压与盐、灰密均呈负幂函数关系,盐、灰密越大,直流污闪电压越低;复合绝缘子直流污闪电压随着盐混合物中CaSO4所占比例的增大而升高;污秽上下表面分布越不均匀,污闪电压越高。同时,盐密对直流污雨闪电压的影响亦符合负幂函数关系;污雨闪电压随淋雨量的增大而降低。该结果可直接作为高海拔地区直流输电工程外绝缘设计的试验参考。     

基于电场仿真的淋雨状态下大直径复合支柱绝缘子伞裙参数优化

伞裙结构是影响复合支柱绝缘子雨闪电压的重要因素之一,通过伞裙结构优化可以改善绝缘子雨闪特性。为此用正交试验方法选取伞裙参数,利用有限元软件ANSYS对复合支柱绝缘子建模仿真,研究淋雨状态下伞间距、大伞伸出、大小伞伸出差对一大一小伞型绝缘子电场分布的影响,提出伞裙沿面电场、空气间隙电场作为绝缘子伞裙优化判据。结果表明:大伞伸出对沿面场强影响最大,伞间距次之,伞伸出差最小;伞间距对空气间隙场强影响最大,大伞伸出次之,伞伸出差最小。通过与试验研究对比发现以空气间隙电场为判据较为准确,为绝缘子伞裙优化试验选取合适的伞裙参数试品提供参考。     

低气压下特高压直流污秽复合绝缘子覆冰闪络特性

复合绝缘子耐污性能好,我国在建的云广±800 kV直流特高压线路将采用复合绝缘子,但该线路面临覆冰和高海 拔的影响。该文在人工气候室模拟高海拔的低气压研究了2种不同伞型结构的染污复合绝缘子直流冰闪特性。结果表明：特高压直流复合绝缘子冰闪电压随冰厚和污秽程度增加均呈幂函数规律下降,2种绝缘子冰厚影响特征指数分别为0.246、0.212,污秽影响特征指数则分别为0.174 2、0.178 4。而冰闪电压与高海拔低气压之间满足幂函数关系,其气压影响特征指数与绝缘子型式、覆冰状态和覆冰量、污秽程度等有关。在中等覆冰条件下,五三型结构复合绝缘子具有较好的覆冰电气性能。在严重覆冰条件下,复合绝缘子伞裙结构对直流冰闪电压的影响不明显。     

支柱绝缘子直流污雨闪放电机理研究

实际运行环境中表面沉积污秽的支柱绝缘子在雨天气候条件下发生的污雨闪络是影响电站外绝缘安全稳定的重要因素。针对换流站支柱绝缘子的污雨闪问题,对涂有人工模拟自然污秽的支柱绝缘子试品,在人工模拟雨水的条件下完成大量的闪络试验,对支柱绝缘子的直流污雨闪特性及机理进行研究。通过对试验现象的观察发现:由支柱绝缘子伞裙边缘的水滴电晕引发的伞间空气击穿放电在绝缘子整个污雨闪的过程中具有重要地位;污雨闪试验过程中支柱绝缘子表面的干区及受潮状态与雾中污闪试验不同,导致沿面放电特点与污闪不同。此外,基于经典绝缘子污闪放电模型,建立描述支柱绝缘子污雨闪的放电模型,其中考虑了由水滴电晕引发的伞间空气间隙放电的作用。最后,对支柱绝缘子的污雨闪电压和污闪电压进行了比较,试验得到前者普遍高于后者,并分析二者存在差异的原因,其中支柱绝缘子的伞形结构对结果有明显影响。所做研究可为高压直流换流站外绝缘的设计、运行与维护提供技术参考。     

换流站支柱绝缘子在高海拔地区的污秽外绝缘特性

支柱绝缘子作为换流站必不可少的绝缘配件,研究其外绝缘性能有重要意义。为此,总结了国内外关于换流站支柱绝缘子的污秽外绝缘特性研究工作,并结合我国特高压直流输电工程面临的特有技术问题,在实际高海拔地区对特高压直流全尺寸支柱绝缘子试品进行了人工污秽试验研究。试验分别得到了瓷和复合2种材质的换流站支柱绝缘子在不同污秽度条件下的50%污耐受电压曲线,并与相同污秽度条件下的污雨闪电压进行了对比,最后将该试验结果与不同单位的研究成果进行了比较。研究表明:直径及伞形结构对支柱瓷绝缘子的污闪特性有明显影响;支柱绝缘子的污闪电压与串长近似呈线性关系;支柱绝缘子的污雨闪电压高于其相同污秽条件下的污闪电压,因此支柱绝缘子的外绝缘设计应以污闪电压为主。     

覆冰地区交流输电线路复合绝缘子伞裙结构的电场分布优化

复合绝缘子在我国20多年的使用表明:与瓷和玻璃绝缘子相比,其防污闪性能优异,但防冰闪性能较差;伞裙结构是影响其冰闪电压的重要因素。基于此,模拟实际输电线路运行中的复合绝缘子覆冰情况,选取数种伞裙结构的35kV和110kV复合绝缘子进行了带运行电压覆冰试验。试验表明,同电压等级、不同伞裙结构的复合绝缘子其冰闪电压差别很大。根据试验数据进行了仿真计算,从电场角度分析了伞裙结构对冰闪电压的影响,计算结果与试验结果比较相符。最后,对该2种电压等级的绝缘子伞裙结构分别进行了优化。仿真分析表明,在相同覆冰条件下,优化后的绝缘子电场特性比优化前有了明显改善。     

复合绝缘子伞裙参数对直流污闪电压的影响

为研究伞裙结构对复合绝缘子污闪特性的影响规律,并给超特高压复合绝缘子的选型和设计提供参考,在1970 m实际高海拔条件下,以31种不同伞裙结构参数的复合绝缘子为试品,采用恒压升降法,在雾室中进行了大量的人工污秽试验研究。试验结果表明:复合绝缘子的伞伸出和伞间距的参数不同时,其爬电距离的大小和爬电距离的利用率不同,因此对污闪电压影响较大;随着伞伸出或伞间距的增大,复合绝缘子的直流污闪电压均存在最大值;伞间距的变化对一大一小复合绝缘子的污闪电压影响相对较大,大伞伞伸出的变化对一大两小复合绝缘子的污闪电压影响相对较大。     

高压直流支柱绝缘子和套管伞形结构研究

从积污、人工污秽试验、人工雨闪试验3个方面对高压直流换流站直流支柱绝缘子和套管伞形结构进行研究。分析了换流站、自然积污站和风洞试验中支柱绝缘子和直流设备套管的积污数据，对±500kV直流系统用不同伞形支柱绝缘子进行了全尺寸的人工污秽试验，进行了瓷套管人工淋雨试验，比较了伞形参数对支柱绝缘子和瓷套管污秽性能和淋雨闪络性能的影响。根据研究结果，和大小伞支柱相比，深棱伞绝缘子具有更好的污闪特性，受海拔高度的影响也相对较小。伞间距对雨闪电压的影响很大，增大伞间距可提高瓷套管的雨闪电压。研究结果可为工程设计中支柱绝缘子和瓷套管的伞形结构选择提供依据。     

高海拔特高压复合支柱绝缘子伞形结构对直流污闪特性的影响（英文）

为研究高海拔地区伞形结构对复合支柱绝缘子直流污闪特性的影响规律,对4种不同伞形结构的6支复合支柱绝缘子和1支无伞裙结构的复合支柱绝缘子在昆明特高压国家工程实验室进行了大量的直流人工污秽试验,分析了各类试品的爬距有效系数,用紫外放电成像仪对各类试品的局部放电现象进行观测,统计了紫外放电光子数,同时利用高速摄像机观察了不同伞形结构试品沿面电弧的发展情况,并分析了一大一中4小伞形复合支柱绝缘子伞裙参数对直流污闪电压的影响,结果表明:一大两小伞形是4种伞形中最优的伞形结构,该伞形试品的直流污闪电压和爬距有效系数均最高,等径伞伞形最差;各类试品的爬距有效系数随着盐密的增大而有所增加;等径伞伞形试品的紫外局部放电现象严重,电弧桥接现象最明显,导致爬距利用率最低,而大小伞交替伞形不仅紫外局部放电现象较弱,还能较好抑制电弧桥接现象,有效提高爬距利用率;建议在高海拔地区一大一中4小伞形复合支柱绝缘子的爬电系数取3.5左右,相邻伞间距不小于35 mm,但由于一大一中4小伞形相邻伞裙电弧桥接现象严重,即使改变伞裙参数也不能有效提高其直流污闪电压,因此,该伞形不如一大两小伞形。     

变电站支柱绝缘子的覆雪闪络特性

降雪天气中绝缘子上的覆雪层在融雪过程湿润污层,造成其绝缘性能下降。为研究不同伞形支柱瓷绝缘子覆雪条件下的绝缘性能,首先开展覆雪支柱绝缘子的模型建立与电场仿真,随后开展了人工覆雪条件下不同伞形支柱绝缘子闪络试验。试品包含3种不同伞形结构的支柱绝缘子。试验结果表明:未融雪时的覆雪绝缘子绝缘性能下降不显著,在覆雪大部分融化、融化雪水在绝缘子伞裙表面溶解污秽形成水膜并沿伞裙边缘滴下时为绝缘性能下降最严重时刻;溶解了污秽的高电导率水膜是闪络电压降低的重要影响因素;雪闪电压与融雪时间呈现U形曲线关系,U形曲线的最低点可以表征该型支柱绝缘子在该污秽水平下的耐雪闪能力;支柱绝缘子的伞形结构也对其雪闪特性有影响。     

Effect of core diameter of cylindrical polymer insulators on contamination flashover voltage—part I

This paper presents the investigation results of the effect of the core diameter on the flashover voltage of cylindrical polymer insulators under contaminated and heavy fog conditions. The specimens had the same or very similar shed profiles but different core diameters. The results confirmed a large reduction in flashover voltage when the core diameter was increased from 26 mm for transmission line insulators to 73 mm for post insulators; however, change is not so significant from post insulators to bushing shells having larger core diameters. Higher flashover voltages of line insulators are attributable to the large difference in the leakage current density between the trunk and shed portions so that the wetting conditions are very different between these portions. This causes the applied voltage to the whole insulator to be divided and allotted to almost all the dried trunks, preventing the concentration of the applied voltage to only a few portions, resulting in higher flashover voltages. The quantitative assessment of contamination flashover voltage characteristics of hydrophobic polymer insulators presented in this paper will be helpful in the selection and design of polymer insulators for contamination areas. © 2006 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

高海拔地区大吨位绝缘子直流污闪特性研究

为了研究实际高海拔条件下大吨位瓷和玻璃绝缘子染污放电特性,给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘设计提供参考,在实际海拔1970 m条件下,利用±250 kV直流污秽试验电压,采用恒压升降法,对大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了详细研究。试验结果表明:大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性相差不大;盐的种类、灰密大小及污秽分布情况对大吨位瓷绝缘子直流污闪特性影响较大;伞形对绝缘子表面电弧发展特性影响较大,使得不同伞形绝缘子的直流污闪电压差别较大。因此,在高海拔地区特高压线路外绝缘选型和设计中要充分考虑这些因素的影响。     

考虑污秽度及伞型结构影响的110kV支柱绝缘子交流闪络电压特性

支柱绝缘子覆冰后会使其电气绝缘性能显著下降,严重影响变电站的安全运行。为此,在人工气候室内开展了3种110kV支柱绝缘子在2种覆冰状态(L类、S类,圆柱形监测导体的冰厚分别为7mm、12mm)时交流覆冰闪络特性随染污盐密变化关系,及加装增爬型伞群后闪络电压的研究。结果表明:3种支柱绝缘子在S类覆冰状态时的最低冰闪电压间的差异很小,且防污型大伞径的支柱绝缘子的爬电距离不能充分利用;加装增爬型伞群后支柱绝缘子在相同覆冰状态和污秽的情况下50%闪络电压将明显提高。研究结果可为我国重覆冰地区采用增爬裙的支柱绝缘子提高变电站支柱绝缘配置和设计提供参考。     

低气压下三种覆冰支柱绝缘子直流闪络特性研究

根据人工气候试验室内三种支柱绝缘子的人工覆冰直流闪络试验结果，分析了低气压下覆冰对支柱绝缘子直流闪络特性的影响。结果表明：不同伞裙结构对重冰条件下的三种支柱绝缘子的直流闪络电压影响不明显，但对临界闪络电流的影响较大；低气压下，三种支柱绝缘子的闪络电压和临界闪络电流下降明显；三种绝缘子覆冰闪络的极性效应不明显。     

复合绝缘子与瓷和玻璃绝缘子直流污闪特性比较

为满足我国特高压直流工程建设的需要，该文通过人工污秽试验，对3种超、特高压直流复合绝缘子短样及4种不同型式瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了比较分析。结果表明：复合绝缘子的污秽影响特征指数a为0.267~ 0.291，小于瓷和玻璃绝缘子；其沿面50%闪络电压梯度和爬电距离有效系数均高于瓷和玻璃绝缘子；复合绝缘子耐污性能优于瓷和玻璃绝缘子，污秽越严重，其耐污性能越明显；绝缘子伞裙结构和型式对其污闪特性有重要影响。     

500kV瓷支柱绝缘子加装复合增爬裙后的覆冰闪络特性

为了研究500kV超高压瓷支柱绝缘子加装复合增爬裙(CAS)后的覆冰闪络电压特性,在特高压交流试验基地的大型环境气候实验室开展了500kV瓷支柱绝缘子加装CAS和未装CAS的覆冰闪络试验。研究并分析了2种工况下支柱绝缘子覆冰状态、闪络电压、泄漏电流发展以及放电路径。研究结果表明,加装CAS的瓷支柱绝缘子可有效阻止冰棱的形成,并且增爬裙之间不会被冰棱桥接,其放电主要沿冰棱和气隙发展。在绝缘子表面有污秽的覆冰状态下,带有CAS的500kV瓷支柱绝缘子覆冰闪络电压大于最大运行相电压,较未装CAS的支柱绝缘子提高约58%。     

高海拔地区750kV线路防污闪、防雨闪措施研究

我国第1条750kV输电线路不仅处于高海拔地区，而且该地区气候条件恶劣，环境染污问题严重。根据750kV输电线路所在的高海拔地区的气候环境特点，分析了外绝缘设备在高海拔地区的污闪问题，并通过试验证实了复合绝缘子和RTV涂料技术在高海拔低气压条件下的防污闪能力，分析了高海拔地区可能出现的气象条件对硅橡胶材料憎水性的影响，发现低温和高湿度对硅橡胶憎水性的影响比低气压的影响更显著。讨论了750kV变电设备上可能出现的雨闪问题，提出了提高相关设备防雨闪能力的建议措施。     

高海拔地区直流输电线路外绝缘特性研究

为给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘的设计提供参考,在实际高海拔条件下采用恒压升降法详细研究了瓷、玻璃和复合绝缘子的直流污闪特性,其内容主要包括:不同悬挂方式和污秽分布情况对瓷绝缘子污闪特性的影响;2种大吨位玻璃绝缘子直流污闪特性的对比及550 kN玻璃绝缘子V串与I串污闪电压的比较;比较3类绝缘子直流污闪特性。试验结果表明:悬挂方式及污秽分布情况对瓷和玻璃绝缘子有较大影响;复合绝缘子的直流污闪特性明显优于瓷和玻璃绝缘子;爬电距离不是决定复合绝缘子直流污闪电压的唯一因素,合理优化复合绝缘子的伞裙结构可有效提高其单位绝缘高度的直流污闪电压。