基于紫外脉冲法的陶瓷绝缘子污秽状态检测及评估方法

基于紫外脉冲检测法,搭建了污秽绝缘子放电紫外脉冲检测系统,在人工雾室内进行了不同污秽分布下陶瓷绝缘子放电紫外脉冲检测与泄漏电流检测试验。试验结果表明:全污秽绝缘子泄漏电流明显大于其他污秽分布绝缘子;存在非连续污秽分布时,污秽绝缘子泄漏电流与洁净绝缘子相近,此时通过泄漏电流检测绝缘子污秽状态将产生较大误差;紫外脉冲检测系统具有较好的放电检测性能,能有效检测不同污秽分布绝缘子放电状态。构建了包含紫外脉冲数、污秽分布、温度与湿度、气象环境、绝缘子类型与材质、运行电压等影响因素的绝缘子状态评估指标体系,基于评价指标层次结构建立关系矩阵及模糊一致矩阵,获取项目层及指标层各因素权值;按照绝缘子状态安全等级构建各指标隶属度函数,采用模糊综合评估法判断被测绝缘子样品的安全等级。     

铁道供电高压污秽绝缘子泄漏电流在线检测系统研究

高压绝缘子是铁道牵引网中连接支柱和接触线的重要设备,其绝缘状况直接影响供电系统的安全和稳定。文中分析了高压绝缘子污秽闪络放电的机理,系统研究了泄漏电流大小、脉冲频次与绝缘子污秽程度以及湿度等环境变量的关系,提出了检测绝缘子泄漏电流有效值及脉冲频次相结合的方法综合评估绝缘子的状况。试验结果表明,在线检测系统可以有效地对铁道供电输电线路高压绝缘子泄漏电流实时监测。     

污秽绝缘子泄漏电流频率和相位特征的试验研究

污闪是电力系统安全运行的严重威胁,提取污秽绝缘子泄漏电流特征量是有效实现污闪预警的前提之一,目前污闪预警并不十分理想的原因之一是表征污闪与泄漏电流关系的特征量尚未达成共识。以人工污秽试验为基础,结合交流下污秽绝缘子表面电弧放电机制,分析了盐密和湿度(relative humidity,RH)对绝缘子表面泄漏电流相位(θ)的影响,泄漏电流的总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、高次谐波和低次谐波与泄漏电流波形畸变之间的内在联系。结果表明:θ随RH的增加而减小;泄漏电流波形畸变的主要原因是电弧放电产生的3次谐波,轻污时THD随RH的增加而缓慢增加,污秽较重时THD随RH的增加呈先减小后增加的趋势,存在极小值,在THD极小值处,污秽绝缘子开始产生局部放电现象。根据理论分析和试验验证,提出可利用θ和THD的变化趋势在空气湿度较低时进行污闪预警。     

基于泄漏电流脉冲主成分分析的外绝缘污秽状态评估方法

为了防止污闪事故的发生,需要对外绝缘污秽状态进行评估。本文提出一种基于泄漏电流脉冲主成分的外绝缘污秽状态评估方法。首先对一种常用悬式绝缘子进行人工污秽试验,利用泄漏电流测量系统记录不同等值附盐密度(ESDD)和不同相对湿度(RH)下的电流波形,根据脉冲阈值的不同,将泄漏电流脉冲分成80档。利用主成分分析,从中提取一组泄漏电流脉冲主成分向量,用于概括原80档脉冲包含的信息。聚类分析和综合主成分分析的结果表明,绝缘子泄漏电流脉冲主成分向量与污秽度之间存在密切的关系,可以为外绝缘污秽状态评估提供重要参考。     

湿度可控的绝缘子泄漏电流智能测控系统研制

为了防止污闪事故的发生,需要对线路外绝缘污秽状态和污闪风险进行评估。泄漏电流法由于其在线实时性越来越受人们关注。泄漏电流主要受绝缘子染污程度和受潮程度的影响。目前研究大多集中在饱和受潮下的泄漏电流特性,而对于非饱和受潮的研究较少。为了对绝缘子泄漏电流和湿度关系进行研究,研制了一套湿度可控的绝缘子污秽试验的智能测控系统。该系统能精确测量试验过程中绝缘子上的电压、电流及温湿度;对实现泄漏电流在0.1mA～2A内精度为2%的测量;采用模糊控制调节湿度,实现相对湿度在80%～99%内精度为2%的调控。同时对不同污秽的绝缘子在不同湿度下的受潮进行了研究分析,给出了加湿的参考时长为40min。     

高压开关柜支柱绝缘子污秽绝缘状态的试验研究及诊断

针对高压开关柜设备密封性能较差而易引发绝缘子表面污闪等问题,文中基于10 kV高压开关柜对不同条件下支柱绝缘子污秽状态展开了研究。首先,试验研究了实际运行电压下的泄漏电流,结果表明,无论是随着绝缘子表面污秽等级还是湿度等级的增加,泄漏电流基本都随之呈现指数增长的趋势;其次,加压实验结果表明,低中湿度下随着电压的增加,泄漏电流的负半周会首先出现放电脉冲,随着电压继续增加放电脉冲急剧增加,湿度越大增加趋势越明显。高湿度下由于污层干区不易形成,使得在泄漏电流正半周的放电发展更强,形成的放电通道虽少但路径较长足以贯穿整个绝缘子污层表面;最后,笔者以一个周期内的泄漏电流峰峰值作为污秽绝缘状态的表征参数,构建了表征不同绝缘等级的隶属函数,得到的结果能够良好地表征实际情况。     

悬式瓷制绝缘子泄漏电流与表面污秽的关系

为研究泄漏电流与相对空气湿度和污秽度的关系,以人工雾室内的大量人工污秽试验为依据,试验研究了瓷制绝缘子表面泄漏电流随相对空气湿度及污秽程度的逐步提升而不断增长的规律。结果表明,泄漏电流同空气相对湿度和污秽度之间存在着非线性关系;随着相对空气湿度和绝缘子表面污秽度的增加,表面放电现象明显加剧,泄漏电流随之增大,泄漏电流中3次谐波占基波比例也随之增加;湿度达到≥55%时,泄漏电流增幅明显。     

污秽绝缘子高频泄漏电流特征的研究

泄漏电流和污闪放电的发展过程密切相关,监测泄漏电流是评估绝缘污秽状态的重要手段。为克服传统泄漏电流法的缺点,笔者通过人工污秽试验方法,研究了玻璃绝缘子的高频泄漏电流,并对几种污秽表面状态的高频泄漏电流的幅值、波形和频谱特征进行了分析,提出了污秽绝缘子的高频泄漏电流特征,以及高频泄漏电流特征参数与等值盐密的相关性。     

三伞玻璃型绝缘子泄漏电流特性研究

为了有效地预防污闪的发生,通过人工污秽试验方法,对三伞玻璃绝缘子在不同电压、不同污秽情况下进行交直流污闪特性试验,采集了污秽放电过程中大量的泄漏电流变化情况。根据电流脉冲特性将交流闪络过程分为四个阶段:安全阶段、过渡阶段、危险阶段和闪络阶段,并提出了通过临界闪络电流波形评估绝缘污秽状态以及预测绝缘子发生污闪的可能性。     

污秽绝缘子泄漏电流在线监测及数据分析

绝缘子污秽是发生污闪事故的主要原因之一,对泄漏电流进行在线监测是研究绝缘子耐污能力的一项重要手段。为获得大量的实际监测数据,对不同环境地区的泄漏电流进行了在线监测及分析。以不同地区不同环境条件下的绝缘子在线监测泄漏电流数据为例,进行数理统计和原理分析,指出沿海环境和工业水泥污染区绝缘子耐污性能与空气湿度和灰尘颗粒含量呈负相关。沿海地区在头年末至第2年上半年积污严重,其中2、3、4月份为最严重的时段,但每年随空气湿度变化不尽相同;而处于水泥污染地区的绝缘子,污秽最严重的时段是每年的6,7月份。通过对实测报警电流波形的分析,见证了绝缘子污闪的实际发展过程。结果表明,采用泄漏电流特征量来表示绝缘子污秽度的参数,不仅能较真实地反映绝缘子污秽实况,而且易实现在线检测与报警。该研究数据和结论为绝缘子耐污性能研究提供了丰富的数据和理论支持,为运行部门针对不同环境条件采取不同的抗污秽措施提供了参考和帮助。     

基于运行电压下泄漏电流的交流污闪电压预测(英文)

This paper presented a model to predict the AC flashover voltage of contaminated suspension insulators.The prediction method is based on the maximum leakage current under AC operating voltage.Three kinds of widely used suspension insulators were tested in various contamination states such as pollution layers with different equivalent salt deposit density(ESDD),different composition of the conductive components,different non-soluble deposit density(NSDD) and different pollution distribution states to simulate the contamination states in nature.The effective ESDD was proposed and calculated.Influences of contamination states to maximum leakage current and flashover voltage were studied.Then,the relationships between flashover voltage and leakage current in these states were presented.Finally,considering the difference of insulator profiles,a new parameter is defined and a model to estimate the flashover voltage based on this parameter is developed.The model could be used in all kinds of suspension insulators in different contamination states and was validated by the test results.     

污秽绝缘子的紫外成像检测

绝缘子积污是电力系统常见的一种现象,严重时可能引起绝缘子串闪络,导致大面积、长时间的停电事故,现已经成为对电网安全最具威胁的因素之一。目前的检测手段存在固有的缺陷和局限性,如红外检测存在检测盲区,不能检测早期故障。笔者研究了如何用紫外成像法检测绝缘子的绝缘状况,采用固体涂层法模拟线路上的绝缘子串积污,通过导电杆对积污绝缘子串加压,用CoroCAM504紫外成像仪观察其紫外成像图。实验结果表明,紫外光子数的最大值与对应时间段的泄漏电流的最大值有着较好的对应关系。在环境湿度较大,如毛毛雨、雾等天气条件下,用紫外成像仪可检测积污程度在a级以上的绝缘子,这为紫外成像仪在工程中的应用提供了一定的依据。现场应用实例也验证了紫外成像检测的有效性。     

线路绝缘子直流污闪电压修正研究

为了给出线路绝缘子不同污秽分布条件下直流污闪电压线性海拔修正系数,便于在海拔≤2 km地区直流线路外绝缘的设计,实验研究了在实际海拔1 970 m条件下绝缘子电弧的发展特性。研究表明:绝缘子上下表面污秽分布情况对瓷绝缘子直流电弧发展路径影响较大,造成直流污闪电压随海拔升高下降的程度不同。通过比较不同海拔高度下(0与2 km)210 kN钟罩型绝缘子人工污秽试验结果,提出了绝缘子上下表面污秽分布均匀与不均匀两种条件下直流污闪电压线性海拔修正系数分别为6%和3%,并利用大吨位(300 kN)钟罩型绝缘子试验结果验证了该线性修正系数。结果表明,该修正系数也适用于大吨位绝缘子。     

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.     

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。     

Prediction parameters of dimensioning of insulators under non-uniform contaminated conditions by multiple regression analysis

Surface tracking on solid insulators is one of the most severe breakdown mechanisms. Accurate assessment of real insulation conditions can be achieved by using the statistical techniques that assist the measurement and monitoring of contamination severity, flashover voltage and leakage current.To address the uncertainties that surround the exact physical mechanisms underlying the mathematical models, it has been shown that it is possible to include in the assessment of insulator performance contamination accumulation that is predicted by using a short historical of chemical components and atmospheric conditions. The results from this work are useful to predict the contamination severity, flashover voltage as a function of contamination severity, leakage current as a function of applied voltage, arc length and contamination severity, and especially to predict the flashover current.     

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.     

饱和受潮绝缘子外绝缘状态评估系统的试验验证

污闪问题是电力系统最重要的问题之一。为了有效预防污闪,介绍了一套绝缘子外绝缘状态评估系统。该系统综合考虑绝缘子型号、线路电压等级、相对湿度、最大泄漏电流等因素的影响,对绝缘子的外绝缘状态尤其是闪络电压做出预判,进而防止污闪事故的发生。基于这套外绝缘状态评估系统,研究了等值附盐密度(equivalentsalt deposit density,ESDD)、绝缘子串长以及绝缘子表面污层饱和受潮时泄漏电流最大值与污闪电压的关系,并对同一ESDD下的实测污闪电压和估算污闪电压进行了对比。结果表明,当所选用的XWP2-160型绝缘子的串长分别为28、21、14片时,污闪电压的实测值和估算值的最大相对误差分别为4.6%、6.6%、5.5%。对比结果最终验证了该系统的可靠性和准确性。     

丧失憎水性的直流复合绝缘子耐污特性

通过人工污秽试验研究了丧失憎水性的复合绝缘子在直流电压下的污秽闪络特性,给出了两种憎水性状态下的复合绝缘子污闪电压,在憎水性完全丧失状态下时不同表面污秽度下的复合绝缘子50%闪络电压,文中还分析了表面污秽不均匀分布对污闪电压的影响。试验结果表明即使复合绝缘子完全丧失憎水性,其污闪电压较相同长度的瓷或玻璃绝缘子串高20%～50%。     

Experimental verification of HVDC test sources requirements forpollution tests

This paper presents the results of tests conducted to verify the effect of the voltage source on the critical flashover voltage of DC insulators under pollution. Tests were performed under 3 pollution levels using voltage sources with different voltage drop x leakage current characteristics. A data acquisition system was used to record all current pulses above a certain pre selected current level and the corresponding voltage evolution during current pulse duration, which made possible a complete analysis of current pulses and voltage drops characteristics. The experimental results show that the present restrictions imposed on the DC voltage sources can probably be relaxed. Also from the experimental data collected it was found that the insulator tested presents a constant impedance x current characteristic. This characteristic can be useful in checking theoretical models for polluted insulator flashover