特殊工业粉尘地区复合绝缘子腐蚀失效过程研究

硅橡胶复合绝缘子因其优异的憎水性及憎水迁移性而具备较好的防污闪能力,往往作为应对污闪事故的首选方案。但在部分特殊工业粉尘地区,复合绝缘子在短时间运行后会出现爬电及蚀损现象,并发展为绝缘失效。为研究特殊工业粉尘地区复合绝缘子的腐蚀失效过程,测试了某特殊工业园区内运行的复合绝缘子的表面污秽度及污秽成分、污闪电压梯度、憎水性能及微观性能,并分析了其腐蚀失效过程。主要结论如下:绝缘子表面等值盐密为0.1~0.2 mg/cm²,其污秽成分与化工污源类似;存在自然污秽时绝缘子表面憎水性良好,但其憎水性的减弱、恢复及迁移特性均不能满足运行要求;绝缘失效的起因是电晕放电导致憎水性降低,进而导致伞裙电蚀损,最后发展为绝缘失效。     

徐州水泥污秽区悬挂绝缘子的污秽物特性

绝缘子自然积污情况下,表面污秽在积污过程中其上下表面盐灰密、颗粒粒径、表面元素成分和颗粒形貌发生变化。以江苏徐州地区架空输电线路绝缘子串为对象,对悬挂绝缘子上、下表面的盐密和灰密变化及绝缘子表面污秽理化特性进行了测试分析,探讨了徐州地区绝缘子表面污秽特性。结果表明：绝缘子表面的盐灰密值与天气状况相关,绝缘子积污在2月份达到最大值,且与周边主要污染源存在较大关系;在徐州水泥污秽地区,绝缘子上表面沉积污秽度较大,下表面污秽度相对较小,不同环境下绝缘子表面积污物粒径、成分及含量均存在较大差异。其结论可为水泥污秽区绝缘子积污预警及日常运行维护提供参考。     

±500kV直流输电线路绝缘子污秽沿串分布特性

为研究绝缘子串沿串积污特性及影响因素,深入进行复合绝缘子的自然积污特性的试验研究。文中对兴安±500 kV直流输电线路沿线具有代表性、典型性的运行绝缘子串制定人工污秽取样方案与实地取样,并对污秽样品进行处理研究,深入分析了不同绝缘子串材质与不同插花型式的绝缘子的污秽沿串的积污特性。研究表明:高压直流输电线路绝缘子串积污受自然落污与电场两方面作用,高压端盐密值要大于低压端;上表面污秽物盐密值不一定小于下表面;不同插花形式中,小伞裙的污秽度最大;合理的设计伞形结构对提高耐污性能有重要作用。研究成果可指导运行部门优化架空输电线路的外绝缘配置、制定运行维护策略。     

徐州水泥污秽区悬挂绝缘子的污秽物特性

绝缘子自然积污情况下,表面污秽在积污过程中其上下表面盐灰密、颗粒粒径、表面元素成分和颗粒形貌发生变化。以江苏徐州地区架空输电线路绝缘子串为对象,对悬挂绝缘子上、下表面的盐密和灰密变化及绝缘子表面污秽理化特性进行了测试分析,探讨了徐州地区绝缘子表面污秽特性。结果表明:绝缘子表面的盐灰密值与天气状况相关,绝缘子积污在2月份达到最大值,且与周边主要污源存在较大关系;在徐州水泥污秽地区,绝缘子上表面沉积污秽度较大,下表面污秽度相对较小,不同环境下绝缘子表面积污物粒径、成分及含量均存在较大差异。其结论可为水泥污秽区绝缘子积污预警及日常运行维护提供参考。     

±500 kV兴安直流线路复合绝缘子积污特性

受静电吸尘效应等影响,直流输电线路绝缘子积污相比交流输电线路的绝缘子较严重,污闪风险较大。测量、研究实际运行的直流线路绝缘子积污特性,有利于电力系统开展外绝缘配置、污闪防治工作,保障系统安全稳定运行。通过人工上塔擦拭的方法,采集±500 kV兴安直流线路实际运行的复合绝缘子表面污秽,测量其等值盐密,研究线路绝缘子积污特性。研究结果表明：±500 kV兴安直流线路复合绝缘子表面积污较轻,等值盐密都在0.025 mg/cm2以下,表面积污受污染源影响,2个直流极积污情况基本一致。复合绝缘子污秽沿串呈现两端大中间小的U形曲线分布,63%的取样样品上表面积污重于下表面,不同插花型式中小伞裙积污最严重。直流线路复合绝缘子积污特性与交流线路存在明显差异。     

高污秽度环境中绝缘子积污特性研究

在宁夏石嘴山高污秽度地区搭建积污站,以垂直悬挂、斜拉悬挂和水平悬挂的方式模拟I串、V串和耐张串悬挂不同伞型的瓷、玻璃和复合绝缘子。经过一定积污期之后,测试绝缘子的等值盐密(ESDD)、灰密(NSDD)、可溶盐离子成分和颗粒度,分析不同悬挂方式、不同材质绝缘子的积污特性。结果表明:在高污秽度环境中绝缘子积污主要受污秽自由沉降的影响,上表面污秽度高于下表面,上下表面积污不均匀程度从大到小的顺序为I串、V串、耐张串,双伞和三伞型绝缘子的污秽度高于钟罩型绝缘子,复合绝缘子的污秽度高于瓷和玻璃绝缘子。绝缘子污秽成分以CaSO4为主,粒径主要分布于0.2～100μm。     

直流电压下复合绝缘子的自然积污试验

利用自建的自然污秽试验站,对自然条件下带直流电压运行2个积污季节的复合绝缘子的积污特点进行了试验研究,分析了直流绝缘子的伞裙表面积污规律、降水对积污(等值附盐密度(equivalent salt deposit density,ESDD)和不溶性污秽物质密度(non-soluble deposit density,NSDD))的影响,表面污秽不均匀度、表面灰盐比、ESDD和NSDD的直交比等。研究表明：并不是所有降水都会对绝缘子表面污秽产生明显的清洗效果;降水量和雨强均为清洗效率的重要影响因素;复合绝缘子最大污秽度出现在夏季多雨季节来临前。建议直流外绝缘设计中充分考虑这些积污特点。     

500kV交流岭深线路复合绝缘子的积污特性

绝缘子表面积污状况与污区划分及外绝缘的选择密切相关,是外绝缘的基础性工作之一。为此,文中选取10支深圳地区岭深线路交流500 k V复合绝缘子并对其积污特性展开研究。对测试结果进行方差分析发现,岭深线不同地形条件绝缘子整体积污状况接近,而同一支绝缘子不同部位表面积污状况存在差异,表现为:靠近绝缘子串两端的伞裙单元盐密值较大;绝缘子伞裙上表面积污重于下表面。上述测试结果表明复合绝缘子表面积污存在不均匀性,在进行复合绝缘子人工污秽试验时,应充分考虑复合绝缘子的积污特点。     

沙尘暴条件下长棒形瓷绝缘子风洞带电积污试验

为研究输电线路长棒形瓷绝缘子与三伞型瓷绝缘子和复合绝缘子的积污性能差异,根据实际运行的积污数据综合分析了长棒形瓷绝缘子的自然带电积污特性,并利用风洞模拟系统进行了沙尘暴气候环境下长棒形、三伞型瓷绝缘子和复合绝缘子的带电积污试验,对比了不同绝缘子的空气动力学性能。结果表明:在轻污秽地区长棒形瓷绝缘子的积污性能和自洁性优于盘型瓷绝缘子;长棒形瓷绝缘子表面积污的饱和周期较短。在风洞模拟沙尘暴气候环境下,三伞型瓷绝缘子表面积污量最大,复合绝缘子次之,长棒形瓷绝缘子最小。由于具有开放的伞形结构和光滑的瓷表面,在沙尘暴气候环境下,与三伞型瓷绝缘子和复合绝缘子相比,长棒形瓷绝缘子具有最优良的空气动力学特性。     

特高压直流线路复合绝缘子积污特性仿真及现场实测研究

针对特高压直流线路现有标准型或钟罩型瓷或玻璃绝缘子积污数据多,复合绝缘子积污数据较少,且多为不带电状态,无法准确获得电场力与风力、重力等综合作用对运行中复合绝缘子积污特性影响程度的问题,以±800 kV特高压直流线路为例,对其运行复合绝缘子带电积污特性开展仿真分析,并在线路综检期间对其现场污秽度进行实测验证。结果表明,污秽颗粒在带电复合绝缘子表面沉积是空气曳力、自身重力和电场力共同作用的结果,污秽颗粒电荷的增加、电场力的增强对颗粒运动过程影响更明显,即大气风力越小,电场力对污秽沉积的作用越明显。特高压直流线路复合绝缘子高压端伞裙的等值盐密高于中、低压端,整串分布且呈“U”型,与带电复合绝缘子的沿串电场分布规律一致。     

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%。     

Flashover mechanism of non-ceramic insulators

The contamination performance of non-ceramic (NC) insulators is better than porcelain insulators. The paper describes the pollution collection mechanism and concludes that silicone rubber insulators collect more pollution than porcelain insulators. Long term exposure of silicone rubber insulators produces a thin layer of pollution, which is a mixture of dust, salt and silicone oil. Fog or morning dew produces droplets on the flat surfaces and forms conductive regions. Spot discharge starts between the regions, which reduces hydrophobicity. Simultaneously, dry-band arcing starts on the shank of the insulator. The two arcs join together, which leads to flashover. The flashover voltage of polluted NC insulators is significantly higher than porcelain ones. Insulator performance is measured with laboratory tests. However, salt-fog and clean-fog tests can give different flashover values     

特殊工业粉尘地区绝缘子超疏水涂层应用效果研究

超疏水涂层具备优异的憎水性及自清洁性,因此在防污闪领域具备广阔的应用前景。为了研究超疏水涂层在特殊工业粉尘地区的应用效果,选取国内某企业提供的超疏水涂层,利用超疏水涂层绝缘子及同型号的无涂层复合绝缘子在江苏响水县开展了挂网运行测试,通过污秽度测试、憎水性测试及微观测试分析了超疏水涂层的积污性能、老化性能及涂层对硅橡胶的保护性能。结果显示,超疏水涂层绝缘子相比普通硅橡胶绝缘子,表面积污量减少约37%。尽管运行10个月后,超疏水涂层出现了老化,但涂层对内部硅橡胶材料起到了较好的保护作用,有效预防了内部材料的老化。     

复合绝缘子憎水性及直流污闪特性的影响因素

复合绝缘子的污闪特性很大程度上受材料的憎水性及憎水性迁移特性的制约。研究了环境因素和污秽成分对高温硫化硅橡胶材料憎水性迁移特性的影响,对灰成分和憎水性迁移时间与复合绝缘子直流污闪特性的关系进行了定量对比试验。试验结果表明,随着灰成分中硅藻土含量的增加,憎水性迁移明显加快,导致静态接触角增大,因而相应的直流污闪电压升高。该文结果可作为分析硅橡胶材料憎水性迁移特性的参考,同时也为直流复合绝缘子人工污秽试验标准的制定提供了试验依据。     

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。     

不同运行年限复合绝缘子表面护套特性的研究

随着复合绝缘子运行年限的增长,有机材料的复合绝缘子会发生不可逆转的老化。伴随绝缘材料自身的性能的恶化,有可能影响电力系统的安全在线运行。为了进一步积累复合绝缘子安全运行的相关经验,特对可能存在安全隐患的110 kV叶氮清线及110 kV白氮线中不同运行年限的绝缘子共摘取3只进行抽检,研究不同运行年限后的复合绝缘子表面特性,对其进行了一系列的试验。研究内容包括绝缘子表面不同部位的憎水性分布、通过扫描电镜来分析绝缘子表面的污秽特征,以及通过离子成分分析,研究了污秽成分。试验研究表明,运行后的绝缘子的憎水性能出现不均匀分布,分析绝缘子表面的污秽成分,有助于了解该区域的污区特点,合理的制定防污措施。     

硅藻土特性对复合绝缘子人工污秽试验的影响

复合绝缘子的耐污闪性能主要受硅橡胶材料的憎水性和憎水迁移特性的影响,复合绝缘子人工污秽试验中,不溶污秽的特性对硅橡胶的憎水迁移性有很大的影响,因此在复合绝缘子人工污秽试验中选用合适的不溶污秽对试验结果的可对比性具有至关重要的意义。对6种不同硅藻土在高温硫化硅橡胶(HTV)和室温硫化硅橡胶(RTV)表面进行了憎水迁移性试验,研究了不同硅藻土特性对材料憎水迁移性的影响,并进行了不同污秽类型的电镜扫描和比(BET)表面积、孔隙度的研究。试验结果表明,不同的硅藻土对硅橡胶表面憎水性的迁移速度有很大的影响,且与其微观特性有着比较好的相关性。根据试验结果对人工污秽试验所用硅藻土的特征值进行了推荐。该文的研究结果可以作为分析硅橡胶材料憎水迁移特性的参考,同时也为复合绝缘子人工污秽试验的标准制定提供了一定的依据。     

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