低气压下绝缘子串直流污闪放电模型及验证

为揭示低气压下染污绝缘子串闪络机理,并为低气压地区外绝缘选择和设计提供参考,在人工气候室模拟低气压条件,以7片串XP-160绝缘子为例,进行了不同低气压、污秽下绝缘子直流放电特性试验研究,并拍摄了其放电过程。试验结果表明:低气压下直流污闪放电过程中局部电弧存在飘弧现象,因此提出低气压下染污绝缘子串直流放电过程的电路模型是由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成;根据模型计算所得的临界污闪电压与实测值的误差在10%以内;揭示了静电力和热浮力随气压变化规律的差异是低气压下局部电弧发展中飘弧现象更严重的主要原因。     

染污绝缘子串直流污闪放电模型及验证

绝缘子污秽闪络事故严重威胁电力系统的安全可靠运行,目前国内外对污闪机理的研究主要是以平板模型为基础.本文以7片串XP-160绝缘子为例,开展染污绝缘子串直流污闪放电模型研究.提出染污绝缘子串直流放电过程的电路模型是由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成;根据模型计算所得的临界污闪电压与实测值的误差在7%以内;得到泄漏电流大于200mA时,染污绝缘子串局部电弧的综合受力中热浮力起主导作用,解释了局部电弧发展中存在飘弧现象的原因.     

染污绝缘子串直流污闪放电的电路模型

绝缘子污秽闪络事故严重威胁电力系统的安全可靠运行,目前国内外对污闪机理的研究主要以平板模型为基础。以7片串XP–160绝缘子为例,开展染污绝缘子串直流污闪电路模型的研究。根据高速摄像机拍摄的结果得知,染污绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧存在飘弧现象,即局部电弧由沿面电弧和空气间隙电弧2部分组成;提出染污绝缘子串直流放电过程的电路模型由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成;根据模型推导得到染污绝缘子串直流污闪电压的污秽影响特征指数在0.22~0.34之间,并从理论上解释了不同型式绝缘子污秽影响特征指数存在差异的原因。     

低气压下空气间隙电弧对覆冰绝缘子串直流闪络的影响

覆冰绝缘子串在直流闪络过程特别是低气压条件下中易产生空气间隙电弧形成"飘弧"现象,飘弧易桥接覆冰绝缘子串,且空气间隙电弧和冰面电弧具有不同的伏安特性,而传统的覆冰绝缘子串直流闪络模型由冰面电弧和剩余冰层电阻构成,没有考虑空气间隙电弧,在低气压下计算结果与实际情况相差较大。为了解此一现象,首先从理论上分析了飘弧对低气压下覆冰绝缘子串直流闪络电压的影响,建立了考虑和忽略空气间隙电弧的覆冰绝缘子串直流闪络模型,根据理论模型计算了相应的闪络电压,并与试验结果进行了比较分析。试验与理论计算结果表明,飘弧现象随着气压的降低和绝缘子串覆冰及污秽的程度增加而增加,低气压下进行绝缘子串直流闪络建模、预测和特性试验时应考虑空气间隙电弧及其飘弧的影响。     

气压对绝缘子串直流污闪特性影响

低气压下污秽绝缘子的电气性能相对清洁绝缘子将降低,但气压对绝缘子串直流污闪特性的影响,目前仍缺乏系统的研究。本文对7片串XP—160盘形悬式绝缘子和特高压复合绝缘子短样的直流污闪特性进行了研究,分析表明绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧的特性决定气压影响特征指数n,不同型式绝缘子串n值存在差异的原因是放电过程中局部电弧飘弧造成的。     

高海拔下双串并联瓷绝缘子串的直流污闪特性

为研究高海拔直流条件下大吨位瓷绝缘子串的双串并联污闪特性,在高海拔条件下,对XZP1-300直流瓷绝缘子在不同污秽条件及不同串间间距下进行了单串及双串并联人工污秽试验。并通过高速摄影仪拍摄的电弧发展过程的录像,揭示了高海拔条件下盐密和串间距等因素对大吨位瓷绝缘子直流污闪过程的影响。试验发现,高海拔条件下直流污闪存在较严重的片间桥络和飘弧现象,双串并联时电弧发展的独立性及飘弧的程度呈现出一定的规律性,在串间距一定的条件下电弧仅沿一串发展,双串并联并不会造成闪络电压的明显降低,研究结果可为实际工程外绝缘设计提供参考。     

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。     

污秽绝缘子闪络机理研究综述

文章综述了几十年来国内外对污秽绝缘子闪络机理的研究状况,包括电路模型、能量模型、动态模型、交流电弧重燃条件、电场模型以及低气压下的电弧特性等,并根据真型绝缘子串污闪放电过程的拍摄结果,提出了由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成的低气压下绝缘子长串直流放电数学模型,同时对未来绝缘子污秽闪络机理的研究方向进行了展望,指出真型绝缘子长串放电过程、绝缘子剩余污层电阻、低气压下局部电弧特性的测量等是今后研究的重点。     

低气压下长串绝缘子的直流污闪特性

为了解污秽和高海拔对正在建设的云广±800kV直流特高压线路外绝缘面临的综合影响,利用大型多功能人工气候室进行了低气压下XZP-210绝缘子长串直流污秽闪络特性试验研究,确定了利用人工气候室模拟高海拔进行污闪试验的方法。研究表明:海拔232m～3km且盐密为0.03～0.15mg/cm2时,XZP-210绝缘子直流污闪电压与串长呈线性关系;绝缘子直流污秽闪络电压与污秽满足负幂指数函数关系,其污秽影响特征指数b值为0.337～0.352,且受气压的影响;直流污秽绝缘子闪络电压随气压的降低而降低,其气压影响特征指数n为0.35～0.42,且污秽越重,n值越小。     

迎/背风侧不均匀污秽下绝缘子直流污闪建模

绝缘子表面不均匀积污会影响其电气特性。运行环境下绝缘子串迎风面和背风面污层分布不均匀,且根据人工污秽试验结果,这会导致绝缘子闪络耐受梯度降低。在此基础上,文中提出了考虑绝缘子迎/背风面不均匀污层的计算剩余污层电阻方法,并建立了相应的直流污闪动态电弧模型,同时开展了人工污秽模拟验证试验;继而,基于动态闪络模型,对不同不均匀染污程度下的绝缘子表面泄漏电流、剩余污层电阻进行了计算及分析,揭示了迎/背风侧不均匀污秽对绝缘子直流污闪的影响。研究结果表明,迎/背风侧不均匀污层造成污闪过程中的绝缘子剩余污层电阻减小,减小幅度可达50%;背风侧面积比例T对绝缘子直流污闪过程的影响小于迎/背风面染污不均匀度J。研究结果可以为复杂环境下的架空线路外绝缘配置及选型提供参考。     

低气压下复合绝缘子长串直流污闪特性

由于复合绝缘子具有的耐污性能好的优越性,我国正在建设的云广±800kV直流特高压线路也将采用复合绝缘子。为研究绝缘子面临的污秽和高海拔的综合影响,利用大型多功能人工气候室试验研究了低气压下复合绝缘子直流污秽闪络特性,结果表明:用升压法获得的复合绝缘子闪络电压比用升降法获得的50%耐受电压约高7%;复合绝缘子闪络电压与长度基本呈线性关系;气压对复合绝缘子直流污秽闪络电压的影响程度指数为0.6～0.8且受污秽度的影响;在盐密为0.05mg/cm2时,±800kV直流特高压线路所需复合绝缘子长度的基本配置应≥8.2m。     

低气压下的直流电弧特性

低气压下绝缘子污闪放电过程中局部电弧存在飘离绝缘子表面形成空气间隙电弧的现象。为研究低气压下沿面电弧和空气间隙电弧特性并确定二者的差异,利用三角形玻璃平板和铜球电极在人工气候室分别测试了低气压沿面直流电弧和空气间隙直流电弧特性。结果表明:随着气压降低,沿面直流电弧和空气间隙直流电弧的E-I特性明显下降;同等条件下,单位长度沿面直流电弧电压高于单位长度空气间隙直流电弧电压;泄漏电流为0·1~0·5A时,空气间隙直流电弧和沿面直流电弧的E-I特性均可按幂指数或线性表示;空气间隙直流电弧特性受气压的影响程度较沿面直流电弧特性大。研究结果为进一步揭示低气压下绝缘子串直流污闪放电机理打下了基础。     

低气压下XP-160型绝缘子覆冰交直流闪络特性比较

低气压、污秽及覆冰共存的环境下绝缘子的电气性能将大为降低,国内外在该领域已进行了较多的研究,但是关于该环境下绝缘子在交、直流电压下闪络特性差异的研究却鲜见报道。作者在大型多功能人工气候室对7片串XP-160盘形悬式绝缘子进行人工覆冰闪络试验,研究了固体涂层法和覆冰水电导率法2种染污方式下气压和污秽对绝缘子串覆冰闪络电压...     

布置方式对直流绝缘子串人工污秽闪络特性的影响

直流绝缘子串布置方式对污闪电压有影响，以2种典型直流瓷绝缘子(XZP-210和XZP-300)为试品，在人工雾室中通过试验研究了悬垂单串布置(I型)、悬垂双串布置(II型)和V型布置绝缘子串的直流负极性污闪特性，分析了布置方式对负极性污闪电压的影响。结果表明：直流绝缘子串布置方式对污闪电压有影响；在不同污秽程度下，V型布置时直流污闪电压比I型布置时高14.5%~25.9%，II型布置则比I型布置低4.2%~9.0%；且随着污秽程度的增加，V型布置相对于I型布置的污闪电压提高的百分数和II型布置相对于I型布置降低的百分数均增大。     

串长及布置方式对高海拔覆冰绝缘子串直流冰闪电压的影响

高海拔覆冰地区绝缘子选择是特高压直流输电工程面临的技术难题之一,国内外对此研究甚少。该文在人工气候室模拟高海拔和覆冰环境,试验研究了XZP-210直流绝缘子串在轻覆冰时的冰闪特性,分析了冰闪电压与串长和布置方式的关系。结果表明：在不同污秽程度和气压下,轻度覆冰绝缘子串的正、负极性直流闪络电压与串长基本呈线性关系,但存在小于10%的非线性度,且污秽越严重或气压越低,非线性度越小;绝缘子串的布置方式对冰闪电压有明显影响,水平布置时冰闪电压最高,V型串次之,垂直串最低;气压对水平布置的绝缘子串冰闪电压影响最为严重,V型串次之,悬垂串最小。