110 kV染污支柱绝缘子人工覆雪耐压试验研究

融雪期间染污覆雪支柱绝缘子的电气绝缘性能大大降低,可能威胁到变电站或换流站的安全运行。为此在人工气候室内对4种110 kV支柱绝缘子进行了预染污人工覆雪交流闪络试验研究,比较了不同伞型支柱绝缘子的覆雪情况,分析了覆雪前预染污程度对支柱绝缘子覆雪闪络电压的影响和染污支柱绝缘子的覆雪闪络路径,以及加装增爬裙对雪闪电压的影响。研究结果表明:支柱绝缘子的50%雪闪电压U50随覆雪前预染污污秽度的增加而降低,并呈负幂指数关系;污秽影响特征指数a受到伞型结构的影响;覆雪支柱绝缘子表面的局部电弧总是沿着绝缘子背风侧发展,并最终完成全面闪络;轻污秽条件下,加装增爬裙可将染污支柱绝缘子的覆雪闪络电压提高约60%;加装增爬裙支柱绝缘子的雪闪电压主要受爬电距离和污秽度的影响。     

ZS-126/4型支柱绝缘子的交流覆冰闪络特性

为研究支柱绝缘子交流覆冰闪络特性,以110kV支柱绝缘子ZS-126/4为试品,在大型多功能人工气候实验室开展了试验研究。比较了固体涂层法(SLM)与覆冰水电导率法(IWCM)2种不同染污方式对其冰闪电压的影响,分析了覆冰水电导率、染污盐密、覆冰质量、覆冰密度对110kV支柱绝缘子ZS-126/4覆冰闪络特性的影响。研究结果表明,110kV支柱绝缘子ZS-126/4最低闪络电压与覆冰水电导率、染污盐密、覆冰质量、覆冰密度满足负幂指数函数关系,得到的拟合公式计算结果与试验结果的误差<10%。研究结果可为我国重覆冰地区变电站支柱绝缘配置和设计提供参考。     

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。     

绝缘子覆雪闪络特性及其改进量子神经网络的预测模型

准确评估绝缘子覆雪融雪过程中闪络电压特性,对恶劣气象条件下电网安全运行水平评估和线路检修策略决策具有重要意义。针对FXBW-35/70型复合绝缘子,采用人工覆雪闪络电压试验方法,对均匀覆雪和不均匀覆雪绝缘子串的覆雪期、融雪初期和融雪后期3个阶段的闪络电压特性进行了试验研究,分析了各阶段闪络电压和泄漏电流变化特征及其产生原因。通过分析覆雪绝缘子的电场分布,探究了融雪期闪络电压变化的原因。研究基于深度自编码网络与量子神经网络结合的覆雪闪络电压特性变化建模方法,建立基于改进量子神经网络的覆雪闪络电压预测模型。人工覆雪闪络电压试验测试和验证结果表明,提出的改进量子神经网络闪络电压预测模型与单一的反向传播神经网络、支持向量机模型和遗传算法模型相比,能够更加准确地反映北方地区线路绝缘子覆雪融雪过程中的闪络电压变化特性,其预测结果可为电网安全评估与检修决策提供有效指导。     

XZP-300绝缘子串自然积污及其直流覆冰闪络特性

绝缘子覆冰严重威胁输电线路的安全运行。国内外在人工气候室对输电线路覆冰的机理、绝缘子覆冰闪络特性开展了大量研究,但对现场运行电压下绝缘子覆冰前的自然积污及其覆冰闪络特性研究甚少,为此,对某电网500kV直流线路运行1a后XZP-300绝缘子的积污情况及其直流冰闪特性开展了试验研究,研究结果表明:带运行电压下XZP-300绝缘子表面的积污存在不均匀度,且下表面堆积的盐密、灰密比上表面严重;自然积污下绝缘子的覆冰闪络电压比人工染污下的覆冰闪络电压高;人工染污且污秽不均匀分布下的绝缘子覆冰闪络电压比污秽均匀分布下的高;绝缘子覆冰闪络电压存在极性效应,且正极性电压比负极性电压高。     

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。     

双伞型绝缘子交流污闪电压值的计算

为了研究双伞型绝缘子交流污闪电压与绝缘子结构参数之间的关系,在国内外对污秽绝缘子闪络机理研究的基础上,通过将双伞型绝缘子展开成平面模型,建立了双伞型绝缘子交流污闪电压的计算模型,通过该模型可计算出双伞型绝缘子在污秽闪络发展过程中的临界弧长和剩余污层电阻,从而可估算其在各盐密下的污闪电压。为了验证计算模型的合理性,选择了XWP-70、XWP-300、XWP-420共3种型号绝缘子进行不同盐密下污闪电压值的实例计算,并对这3种绝缘子进行各盐密下的交流人工污秽试验。结果表明,利用计算模型估算出的污闪电压与人工污秽试验所得的污闪电压非常接近,说明了该计算模型对交流双伞型绝缘子污闪电压的估算是适用的。     

高电导率雾对悬式瓷质绝缘子交流闪络特性的影响

为研究高电导率雾对染污绝缘子交流闪络特性的影响,在人工气候室内采用高压微雾加湿法和固体涂层法模拟XP10-160型悬式瓷质绝缘子串污秽湿润过程,并通过人工污秽试验获得了绝缘子闪络电压与盐密、雾水电导率的关系曲线。研究结果表明:绝缘子污秽闪络电压随雾水电导率的增大而降低,且当原有绝缘子表面盐密值较小时,雾水电导率对其闪络特性的影响更为突出,并可以将雾水电导率对绝缘子闪络特性的影响归结为附加盐密系数。文中利用Comsol Multiphysics软件仿真计算了不同电导率雾下绝缘子的空间电场分布规律,得出高电导率雾主要通过改变绝缘子表面污秽度影响绝缘子的污闪电压。     

支柱瓷绝缘子上下表面不均匀积污交流闪络特性*

支柱绝缘子在气象因素与伞型结构的影响下易累积形成上下表面不均匀污秽,上表面污秽通常较下表面更严重。对支柱瓷绝缘子进行了不同上下表面不均匀污染条件下的人工污秽交流闪络试验,进而讨论了上下表面不均匀污染对闪络电压的影响。研究结果表明,支柱瓷绝缘子的闪络过程与悬垂串绝缘子闪络过程较相似,且飘弧现象很明显;当SDD相同时,随着支柱瓷绝缘子上下表面不均匀度的提高,闪络电压也上升;在相同的不均匀度下,支柱瓷绝缘子的闪络电压随SDD的增加而减小,随着污秽度的增加,支柱瓷绝缘子的闪络电压下降趋缓;支柱瓷绝缘子在上下表面不均匀染污下的闪络电压计算公式可用负幂函数拟合。最后,提出了上下表面不均匀污秽下闪络电压修正方法,计算值与试验值的相对误差在±5%以内。研究结果为支柱瓷绝缘子外绝缘的绝缘配合提供了技术参考。     

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。     

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。     

特高压变电站支柱绝缘子重覆冰闪络仿真计算与试验分析

变电站支柱类绝缘子比线路绝缘子更容易覆冰,对输电线路影响更严重。为了获取特高压(UHV)变电站支柱类绝缘子覆冰后电气特性,建立了基于Obenaus概念的特高压支柱绝缘子重覆冰闪络物理模型,对比了固体涂层法和覆冰水电导率法试验得到的闪络电压结果。试验得出:覆冰水电导率和表面盐密对闪络电压的影响相互独立且均为负幂指数趋势;不同的污秽度与不同覆冰水电导率之间具有线性对应关系。建立了计算模型,将污秽和喷淋水电导率对覆冰闪络电压的综合影响等效为只有冰层没有污层的状态,降低了计算的难度。利用该模型计算了重覆冰条件下特高压支柱绝缘子的闪络电压,结果与试验验结果的误差<10%,验证了模型的准确性。     

雾水电导率对FXBW-35/70复合绝缘子交流雾闪特性的影响

目前的染污绝缘子的电气特性主要采用在蒸汽雾湿润条件下进行。试验经验表明,蒸汽雾湿润过程中绝缘子湿润时间难以控制,且试验过程中雾室内的温度也上升,这些影响因素使蒸汽雾试验与自然条件下绝缘子闪络时的环境条件明显不同。文中在人工气候室内利用超声波雾发生装置研究了复合绝缘子FXBW-35/70的交流雾闪特性。试验结果表明,不同雾水电导率下,绝缘子的闪络电压随着染污盐密ESDD的增加而降低,并呈负幂指数函数变化关系;随着雾水电导率的增加其闪络电压也降低,其可以表示为负指数函数关系。在输电线路外绝缘设计时应考虑雾的染污程度的影响,研究结果可为工程应用提供有价值的参考。     

迎背风不均匀污秽下支柱绝缘子直流污闪特性

运行情况表明,在单向风或一定地形条件下,支柱绝缘子表面污秽呈现迎背风不均匀分布进而影响其闪络特性,但国内外对此研究甚少。以典型支柱绝缘子为例,对其开展了迎背风不均匀染污下的直流污闪试验,分析了迎背风不均匀污秽对闪络电压和闪络过程的影响,仿真分析其表面泄漏电流密度,最后对闪络电压进行了校正。研究结果表明:与均匀污秽相比,支柱绝缘子迎背风不均匀污秽下的直流闪络电压Uave会降低;降低程度与迎/背风面盐密比m和背风面面积占比k都有关系,且m对Uave的影响程度大于k;迎/背风不均匀污秽和盐密(salt deposit density,SDD)对支柱绝缘子直流污闪电压的影响是相互独立的;局部放电和电弧大多产生在背风面,并且背风面的小伞下表面更容易产生局部电弧;迎背风不均匀污秽下支柱绝缘子闪络电压校正满足U=aSDD-b[1+c×l og m]关系,c值在0.12～0.22之间且与k值有关。     

覆冰绝缘子导电离子分布规律

为研究电场及染污方式对覆冰复合绝缘子导电离子分布的影响,该文在低温、低气压人工气候室对两种染污方式下的35 k V复合绝缘子开展了带电和不带电雨凇覆冰试验。结合COMSOL软件仿真分析冰凌尖端水滴及覆冰滴水过程对绝缘子覆冰的影响,揭示电场、染污方式和染污程度对覆冰绝缘子离子分布的影响规律。结果表明:电场对绝缘子覆冰形态、冰层及冰凌中离子分布和闪络电压均有显著的影响;在带电覆冰条件下,采用覆冰水电导率法时的冰层及冰凌融冰水电导率均低于不带电时;在不带电覆冰条件下,采用固体涂层法时的融冰水电导率远高于覆冰水电导率;绝缘子带电覆冰时的闪络电压高于不带电时,而闪络过程中的融冰水电导率低于不带电时。在分析绝缘子覆冰闪络时,应考虑晶释效应对其闪络特性的影响。     

伞裙结构对330kV复合绝缘子交流覆冰特性影响

通过在人工气候室对设计的5种不同伞形结构的330 kV复合绝缘子进行大量的人工覆冰闪络试验,研究了伞形结构对复合绝缘子覆冰状态及50％覆冰闪络电压的影响.试验结果表明,相同覆冰程度下,不同伞型结构复合绝缘子的覆冰状态有明显的差异,优化复合绝缘子的伞形结构,合理布置大伞,可以使覆冰闪络电压提高50％.研制了330 kV防冰闪复合绝缘子,并在电力系统中大量使用,运行效果良好.     

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。     

高压直流输电线路的覆冰闪络特性

基于人工覆冰试验,给出了长串直流绝缘子的覆冰闪络特性。研究结果表明,直流绝缘子串的覆冰闪络电压与串长呈非线性,根据试验结果提出了冰闪电压随串长变化的经验公式;并进行了不同类型绝缘子的直流冰闪电压对比试验,包括钟罩型、三伞型、双伞型和复合绝缘子,在严重覆冰条件下,不同伞型绝缘子的冰闪电压很接近。最后给出了覆冰区的绝缘子设计串长及防冰闪措施。     

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性比较

人工污秽绝缘子的闪络电压、污闪电压梯度和有效爬电系数均与其材质和型式有关,国内虽对污闪特性研究较多,但对不同绝缘子的有效爬电系数研究不多。为此在人工雾室中对5种典型结构的瓷和玻璃绝缘子的污闪特性进行了试验研究,根据试验结果分析和计算了5种典型绝缘子的闪络电压、闪络电压梯度、有效爬电系数。结果表明:在人工污秽试验条件下,不同型式绝缘子的污闪电压有较大差异,盐密对不同型式绝缘子的闪络电压的影响程度也有差异;三伞型绝缘子和玻璃绝缘子具有较高的闪络电压;不同绝缘子的有效爬电系数与其结构型式和材质有关,玻璃绝缘子的有效爬电系数高于瓷绝缘子,且玻璃绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而增加,而瓷绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而减小。     

高压开关柜内支柱绝缘子污闪问题研究

通过人工染污方法制造污秽试样,并对污秽试样进行充分湿润后进行加压试验,分析不同盐密、灰密对瓷支柱绝缘子污闪电压的影响,最后基于支柱绝缘子污闪故障案例,提出防支柱绝缘子污闪措施。