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。     

基于有限元法的绝缘子污闪模型

为了分析某些因素对绝缘子交流污闪电压的影响,将有限元法用于平板型污层剩余电阻的计算,并将计算结果用于Obenaus污闪模型去预测交流污闪电压。将有限元法的计算结果与Wilkins公式以及人工污秽试验结果进行了比较,验证了有限元法用于剩余污层电阻计算的有效性。由于需要建立和分析的模型数量很大,结合MATLAB、BCB、ANSYS实现了ANSYS中的自动建模以及剩余污层电阻的自动计算,大大减少了工作量。在此基础上分析了污层形状、电弧数量、弧长比例、电弧位置对交流污闪电压的影响。结果表明：满足形状因数不变时,更符合实际情况的多边形污层对应污闪电压始终要大于矩形污层对应的污闪电压;随着电弧数量的增加污闪电压明显增大;上下金具弧长比例对污闪电压基本没有影响;上下金具弧长位置对污闪电压影响不大。     

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。     

考虑飘弧特性下不均匀染污绝缘子交流闪络模型分析

在电弧发展至临界弧长的临界时刻,绝缘子同时存在沿面电弧与飘弧,会对绝缘子的交流污闪电压(U_(50%))产生影响。本研究根据绝缘子平面展开模型,考虑空气电弧特性、飘弧长度及染污不均匀性(上、下表面盐密比,T/B)对绝缘子交流污闪电压的影响,推导修正了交流污闪模型,编程计算了交流大吨位CA-590、CA-597型普通绝缘子,XWP-420型双伞绝缘子的污闪电压;通过试验对比验证了模型的准确性与合理性;通过分析不同等值盐密(ESDD)下T/B与临界泄漏电流(I_c)的关系,揭示了T/B影响U_(50%)的原因。结果表明:ESDD与T/B对污闪电压的影响相互独立,按经验公式拟合得出CA-590、CA-597型普通绝缘子污闪电压的不均匀修正系数(N)为0.124;U_(50%)随飘弧长度的增加近似呈线性下降,ESDD越大,飘弧对U_(50%)的影响越小,其变化规律与绝缘子表面积污特征影响I_c的显著性有关。     

高海拔现场标准悬式绝缘子的交流污闪特性

绝缘子污闪特性是对高海拔地区输电线路进行外绝缘选择时需考虑的重要因素之一。目前大多数研究是在人工模拟条件下进行的,文章通过理论分析提出了高海拔条件下的污闪模型,并在高海拔现场试验研究了标准悬式绝缘子XP-70的交流污闪特性。结果表明,高海拔条件下的气压对污闪电压影响的特征指数为0.51。高海拔现场的试验研究结果表明,海拔升高,环境温度上升,污闪电压下降,污闪电压正比于绝对温度之比的幂函数,其温度影响指数为0.23。因此,文章提出研究高海拔条件下的污闪电压不仅应考虑气压的影响,而且不能忽视温度的影响。     

绝缘子迎/背风侧污秽不均匀分布特性及其对直流污闪电压的影响规律

局部地区污闪事故仍时有发生,深入对污秽外绝缘问题进行研究仍有具有现实意义。现场观测表明,绝缘子表面会呈现出明显的迎/背风侧不均匀积污现象,目前针对该现象仍缺乏系统性的研究,使得现有的积污测试手段及污秽外绝缘设计并不能完全反映实际情况。论文通过开展流体力学仿真及人工模拟试验,研究了绝缘子迎/背风侧污秽不均匀分布特性及其对直流污闪电压的影响规律。研究结果表明:绝缘子迎/背风侧污秽呈扇状不均匀分布,其污秽不均匀度J可达1/10;风速的增大、污秽粒径的增加及直流电场的作用均会使迎/背风侧污秽不均匀程度加重;迎/背风侧污秽不均匀分布下,绝缘子直流污闪电压降低幅度可达30%。研究结果可为输配电污秽外绝缘的选择及防污闪措施的开展提供指导。     

绝缘子直流污闪电压计算

在现有污闪机理的基础上,提出一种能反映直流污闪基本特点,并计算绝缘子直流污闪电压的数学模型。这一模型以电弧的发展过程为主要研究对象,关注和描述电弧发展的每一时刻的特征。通过编程计算,用这一模型计算出各型绝缘子的直流污秽闪络电压。和国内外研究者所作的人工污秽绝缘子直流闪络实验数据相比较,计算数据与实验数据的相关性分析表明了模型的有效性。     

基于上下表面电弧特性的交流绝缘子污秽闪络电压计算

根据上下湿污表面交流局部电弧特性的差异,建立了交流污闪电压双电弧计算模型。为获得模型参数,测量了三角形玻璃板上下表面的局部电弧,分别获得了上下表面局部电弧的静态伏安特性和重燃条件;利用高速摄像机对局部电弧进行观察,得到了上下表面弧道半径与泄漏电流峰值之间的关系;同时,研究了∏型玻璃板装置闪络过程中局部电弧延伸过程,发现上下表面局部电弧弧长均随泄漏电流峰值线性增加,弧长增量之比与表面盐密有关,由此获得了上下表面弧长之比与表面盐密的关系式。结果表明:该双电弧模型可以较为准确地计算交流绝缘子的污闪电压。     

亲水性时绝缘子交流污闪模型的影响因素

为了研究亲水性时不同因素对绝缘子交流污闪电压的影响,在分别使用考虑弧根半径影响和不考虑弧根半径影响的剩余污层电阻计算公式的基础上,用Obenaus模型计算污闪电压,然后用人工污秽试验结果验证了该模型的有效性。基于该模型分析了亲水性情况下爬电距离、附盐密度、等效直径、电弧参数、空气中弧长和电弧恢复条件对模型所得交流污闪电...     

35～1000kV线路绝缘子污闪电压值的估算

针对目前绝缘子污闪电压缺乏系统研究的现状,建立了35~1 000 kV输电线路用普通型绝缘子交流污闪电压的计算模型即展开普通型绝缘子成平面模型后分析交流污闪条件,计算出绝缘子在不同表面污层电导率条件下的临界污闪电压值;对35~1 000 kV输电线路用5种不同吨位的普通型绝缘子进行交流人工污秽试验,获其在各盐密下的50%污闪电压;通过计算值和试验值的对比,可将绝缘子表面污层电导率转化为盐密,从而算出各普通型绝缘子在不同盐密下的交流污闪电压值。试验验证计算结果误差小,说明该模型能够有效估算代表普通型绝缘子的50%污闪电压情况。该研究结果可供各电压等级输电线路外绝缘选择参改。     

污秽绝缘子闪络电压值的估算

本文导出了计算污秽绝缘子剩余污层电阻的解析式,从而不必化为等效矩形,就可直接估算实际绝缘子的污闪电压。本文编制了复杂形状实际绝缘子直流和交流污闪临界条件的计算程序,该计算程序考虑了局部电扼对绝缘子伞研的桥络现象,电弧飘离绝缘子表面以及临闪阶段相串联的电弧数目等多种电弧现象对污闪电压的影响。理论计算结果和试验结果是相符的。     

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。     

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.     

布置方式对染污绝缘子污闪电压影响综述

染污绝缘子的放电机理、污闪特性是绝缘子防污闪措施研究的核心因素。目前国内外科研机构及专家学者已进行了大量的试验和理论研究,取得了很多有价值的成果。总结了国内外近30年来关于绝缘子污闪的研究进展,从染污绝缘子表面污层的物理特性、污闪形成机理、染污绝缘子试验方法、污闪特性及其绝缘子布置方式等方面系统地分析总结了染污绝缘子污闪电压的各种影响因素,总结了不同布置方式对绝缘子污闪电压的影响规律,提出了不同环境下外绝缘配置的建议。     

可溶性污秽成分对绝缘子交流闪络特性的影响

为研究污秽成分对外绝缘的影响,根据国内外研究现状,选取6种典型可溶盐成分,以3片XP-160标准瓷绝缘子串为研究对象,试验研究其在不同污秽成分下的交流闪络特性。研究结果表明:不同污秽成分下绝缘子表面的污层电导率存在差异,从而影响绝缘子串的闪络特性;部分特殊成分的受热分解特性以及难溶性对绝缘子的闪络电压有明显影响;污秽成分对绝缘子闪络电压的影响不仅仅体现在其对污层电导率或者等值盐密的影响,其对电弧放电过程中热电离的影响也是重要因素之一;运用等值盐密计算闪络电压的经验公式具有一定的缺陷,本文通过试验得出的修正系数可提供一定参考。     

雾霾对绝缘子交流闪络特性的影响

为研究雾霾环境对绝缘子闪络特性的影响,在自制小型雾霾室内利用超声波雾发生器产生水雾并启动气溶胶发生器,将不同成分(硅藻Ca SO4和(NH4)2SO4)的颗粒物通入试验罐内模拟雾霾环境,并对不同成分、粒径的气溶胶雾霾环境下的绝缘子进行多次交流闪络试验,分析了雾霾成分、颗粒粒径、盐密对绝缘子交流闪络电压影响规律。结果表明:雾霾颗粒会导致绝缘子表面快速积污,20 min内绝缘子表面等值盐密最大可增加0.028 mg/cm2,引起闪络电压降低32.2%;盐类气溶胶和小粒径气溶胶对闪络电压影响较大,可使轻度污秽绝缘子闪络电压降低20%以上;雾霾环境中绝缘子交流闪络依然为沿面闪络。     

超高压交流线路长串绝缘子的冰闪特性

在覆冰、污秽、积雪、高海拔等因素综合作用下,输电线路绝缘子的绝缘性能将显著降低,因此研究其闪络特性对线路外绝缘配合具有重要意义。在带电覆冰下对超高压线路长串瓷和复合绝缘子进行了冰闪试验研究,考虑了覆冰前染污和均压环(含模拟导线)对冰闪电压的影响。研究表明:在ρSDD=0.1和0.05mg/cm2时,28片XWP2-160绝缘子串的冰闪电压较500kV线路额定运行电压分别约低20.5%和13.1%,在ρSDD=0.025mg/cm2时,约高2.3%;而在ρSDD=0.1和0.05mg/cm2时,FXBW4-500/160绝缘子的冰闪电压较500kV线路额定运行电压分别约低18.7%和12.0%,在ρSDD=0.025mg/cm2时,约高4.3%;在ρSDD和ρNSDD分别为0.1和0.5mg/cm2的重覆冰情况下,不带均压环的冰闪电压比带均压环时约高11.6%。研究结果可给我国线路绝缘子冰闪特性研究和重冰区超高压线路外绝缘配合提供参考。     

海盐污秽下悬式绝缘子闪络电压特性试验

通过涂污的XP-70型绝缘子在盐雾条件下的人工污秽试验,研究在粉尘污染源较少且靠近海的地区海盐污秽单独对表面洁净绝缘子闪络特性的影响,以及在粉尘污染源较多且靠近海的地区粉尘污秽和海盐污秽共同对绝缘子闪络特性的影响。试验结果表明:盐雾电导率越大,绝缘子的闪络电压越低;绝缘子表面等值附盐密度越大,其闪络电压越低。针对沿海地区环境情况,对海盐污染地区绝缘子选型提出建议:粉尘污源较少地区选用钟罩型玻璃绝缘子;粉尘污源较多地区选用复合绝缘子,但应综合考虑其老化特性。