一种新型绝缘子防冰涂料的性能研究*

研发了一种基于电热效应和冰水开关原理的绝缘子防冰涂料,设计了涂料的应用方式及在绝缘子表面的喷涂方案。试验表明该种涂料具有良好防覆冰性能,可有效阻止冰层在绝缘子表面的形成。涂料绝缘子的雨闪、污闪耐受试验表明该涂料在非覆冰期基本无损耗,其污闪电压也高于无涂料绝缘子,具有良好的综合效能。     

具有开断效应的半导体防冰涂层绝缘子外绝缘性能的试验研究

绝缘子表面的覆冰会引发覆冰闪络,造成停电事故。在绝缘子表面部分涂敷半导体防冰涂料是一种良好的防冰方法,并且已经在几个试验点挂网运行,然而需要对涂有防冰涂料的绝缘子的外绝缘性能做进一步研究。使用XHP-210型瓷绝缘子,对涂有半导体防冰涂料和未涂涂料的绝缘子进行人工覆冰、污秽和淋雨试验,测量并记录了覆冰桥接度、泄漏电流和闪络电压。试验结果表明,半导体防冰涂料的防冰效果良好,提高了覆冰闪络电压,同时在污秽和淋雨条件下的闪络电压高于普通绝缘子。这表明半导体防冰涂层绝缘子的外绝缘性能明显优于普通绝缘子。研究成果可为半导体防冰涂料在输电线路绝缘子上的应用和进一步推广提供重要的参考价值。     

750 kV防冰型复合绝缘子冰闪试验研究

复合绝缘子以其优良的耐污闪性能在电力系统中得到广泛应用,然而普通伞形复合绝缘子的伞裙在覆冰情况下很容易被冰棱桥接,覆冰后复合绝缘子的绝缘特性明显下降.近年来,覆冰引起的输电线路和变电站绝缘子闪络事故对电力系统的安全稳定运行造成了严重威胁.国内外对输电线路及变电站覆冰绝缘子的闪络特性进行了大量研究,但大多以短串为主,针对超高压和特高压全尺寸完整串绝缘子的相关研究还比较少.开展了4种不同伞形的750 kV复合绝缘子的冰闪试验,结果表明:复合绝缘子加超大伞后,绝缘子的覆冰过程和最终覆冰状态不同,加装7,9,10个超大防冰伞复合绝缘子的闪络电压较普通型的分别高12.3％、25.8％、27.7％;冰闪电压随着防冰伞数量的增加呈上升且逐渐饱和的趋势,750 kV线路复合绝缘子的防覆冰伞形优化需选择合理的防冰伞裙间距离.     

覆冰地区交流输电线路复合绝缘子伞裙结构的电场分布优化

复合绝缘子在我国20多年的使用表明:与瓷和玻璃绝缘子相比,其防污闪性能优异,但防冰闪性能较差;伞裙结构是影响其冰闪电压的重要因素。基于此,模拟实际输电线路运行中的复合绝缘子覆冰情况,选取数种伞裙结构的35kV和110kV复合绝缘子进行了带运行电压覆冰试验。试验表明,同电压等级、不同伞裙结构的复合绝缘子其冰闪电压差别很大。根据试验数据进行了仿真计算,从电场角度分析了伞裙结构对冰闪电压的影响,计算结果与试验结果比较相符。最后,对该2种电压等级的绝缘子伞裙结构分别进行了优化。仿真分析表明,在相同覆冰条件下,优化后的绝缘子电场特性比优化前有了明显改善。     

PRTV涂料在直流线路防覆冰闪络的应用效果

为了对PRTV涂料的防冰闪效果进行分析,通过对运行中涂有PRTV涂料的绝缘子运行情况进行调研以及在人工气候室内对不同片数的喷涂PRTV与未喷涂PRTV涂料的绝缘子直流覆冰闪络特性进行试验研究对比,给出了PRTV涂料对直流输电线路用绝缘子覆冰闪络特性的影响,指出PRTV并不能有效提高冰闪电压,PRTV涂料作为防冰闪的措施需要谨慎对待。     

PRTV涂料对绝缘子串交流冰闪电压的影响

PRTV涂料具有良好的防污闪性能,但用于防覆冰闪络方面,国内外的相关研究还鲜有报道。根据人工气候室的试验结果,笔者分析了在覆冰期、融冰期覆冰水电导率和串长对涂有PRTV绝缘子串的覆冰闪络电压的影响。通过对涂有和未涂PRTV两种形式绝缘子串的覆冰闪络特性的分析,得出PRTV对于提高覆冰绝缘子闪络电压没有效果,涂PRTV的绝缘子串其冰闪电压约降低10%～15%;PRTV涂层的憎水性引起绝缘子表面覆冰状态发生变化,使得冰层与涂料表面粘附不紧密,内部存在许多微小气隙,容易产生局部放电和局部电弧,从而损坏PRTV涂层,导致绝缘子串泄漏电流增大。     

喷涂PRTV涂料玻璃绝缘子串染污外绝缘特性研究

PRTV涂料因其憎水性能良好,在输电线路外绝缘的建设和维护上得到了广泛应用。通过大量人工污秽试验,研究了220 k V和500 k V电压等级输电线路玻璃绝缘子串在PRTV涂料不同喷涂方式下的染污外绝缘性能。研究表明,PRTV涂料对提高绝缘子串污闪电压,降低表面泄漏电流效果明显;不完全喷涂PRTV涂料玻璃绝缘子串的污闪电压比普通绝缘子串有很大提高,甚至与完全喷涂效果相差不大,可大大节省涂料用量。提出了适合于220 k V电压等级绝缘子串的PRTV涂料喷涂方式,为输电线路外绝缘的设计和性能维护提供了支持和参考。     

绝缘子防冰过程中半导体硅橡胶涂层电阻的配置

目前导线防覆冰技术已经相对成熟,而绝缘子的防覆冰方法仍处于实验室研究阶段,其中在绝缘子下表面涂覆半导体有机硅橡胶涂层的防覆冰方法已在人工气候室取得一定效果。为对半导体硅橡胶涂层电阻值的配置及相关的污闪问题进行研究,首先建立了基于热力学理论的绝缘子防冰热平衡模型,通过模型估算单片XP–70绝缘子涂层的电阻值,并在人工气候室内进行了防覆冰试验验证;重点讨论了电压、预染污方式对防冰效果的影响以及涂层对绝缘子污闪电压的影响。理论和试验结果表明:涂层电阻的范围在0.1~0.3M以下时,涂层绝缘子具有较好的防冰效果,此结果可为中国输电线路及绝缘子防覆冰工作提供一定的指导。     

绝缘子新型防冰涂料施工工艺及应用效果

输电线路覆冰闪络严重威胁电网安全,在特定气候条件下可能大范围、连续发生,南方电网继2008年冰灾后,2010-2011年再次发生大范围冰闪事故。研发了输电线路绝缘子主动式防冰涂料,设计了新型防冰涂料在绝缘子表面的喷涂方式,并通过人工气候室试验验证了防冰涂料具有显著的防冰效果,能够明显减少、延缓绝缘子冰层形成,减少线路冰闪事故。输电线路人工观冰和监测数据分析表明,新型防冰涂料具有实际的防冰效果,但施工工艺和输电线路现场特殊环境条件影响了新型涂料的防冰应用,需要进一步开展防冰涂料的应用研究,以达到实用化目标。     

轻覆冰时憎水性对复合绝缘子的闪络电压的影响

在覆冰、大雾以及污秽在冰面沉降的条件下,绝缘子的绝缘性能下降,轻覆冰条件下输电线路的复合绝缘子曾发生闪络事故。为了解轻覆冰时憎水性对复合绝缘子闪络电压的影响,在人工覆冰气候室中开展了全尺寸复合绝缘子覆冰闪络试验,试验中采用升压闪络方法。通过试验发现,当复合绝缘子具有良好憎水性时,其冰闪电压较高;当绝缘子的憎水性消失时,其冰闪电压比同等盐密下的污闪电压更低。复合绝缘子的憎水性在防止轻覆冰条件下的发生的闪络事故,起着重要的作用。轻覆冰条件下的覆冰绝缘子的闪络,可以看做是一种复杂的污闪,电弧的发展基本都是沿着绝缘子的伞裙表面发展,因此增加爬距而不增加结构高度的方式是一种有效的防闪络事故的措施。     

涂覆半导电室温硫化硅橡胶涂层的绝缘子污闪特性试验与仿真

绝缘子覆冰对电网的安全运行构成巨大威胁,目前有学者提出一种基于半导电RTV的电热防冰法。为了研究这种方法对于绝缘子污闪特性的影响,分别进行了绝缘子的污闪试验,绝缘子受潮试验和电场仿真计算,发现其可以在一定程度上提高绝缘子的污闪电压。由于这种半导电RTV具有较好的憎水迁移性,因此对污闪电压的提高有一定作用。此外,绝缘子半导电涂层增加了表面泄漏电流,对污秽层有烘干作用。同时通过仿真计算研究了涂层对绝缘子电场分布的影响,发现半导电涂层可以均匀绝缘子下表面的电场。综合分析得出半导电涂层的憎水迁移性、对污秽层的烘干作用、对绝缘子下表面电场的均匀作用,共同作用从而提高了绝缘子的污闪电压。     

持久性就地成型防污闪复合涂料对绝缘子覆冰及交流冰闪电压的影响

持久性就地成型防污闪复合涂料(permanent-room-temperature-vulcanized anti-contamination flashover composite coating,PRTV)具有优异的防污性能,但对绝缘子是否具有延缓覆冰和提高冰闪电压的作用国内外鲜有报道。根据人工气候室的试验结果,分析了PRTV涂料对绝缘子串覆冰及其冰闪电压的影响。结果表明：PRTV涂料在覆冰初期具有延缓覆冰的作用,但在严重覆冰过程中则没有明显效果;与未涂覆PRTV的绝缘子串相比,涂覆PRTV涂料的绝缘子串其冰闪电压约降低7%~15%;涂覆PRTV涂料后绝缘子串冰闪电压降低的主要原因是PRTV涂层的憎水性引起覆冰状态的改变,使得冰层内部形成高场强的"空腔",更易产生局部放电并烧伤涂层。     

低气压下特高压直流污秽复合绝缘子覆冰闪络特性

复合绝缘子耐污性能好,我国在建的云广±800 kV直流特高压线路将采用复合绝缘子,但该线路面临覆冰和高海 拔的影响。该文在人工气候室模拟高海拔的低气压研究了2种不同伞型结构的染污复合绝缘子直流冰闪特性。结果表明：特高压直流复合绝缘子冰闪电压随冰厚和污秽程度增加均呈幂函数规律下降,2种绝缘子冰厚影响特征指数分别为0.246、0.212,污秽影响特征指数则分别为0.174 2、0.178 4。而冰闪电压与高海拔低气压之间满足幂函数关系,其气压影响特征指数与绝缘子型式、覆冰状态和覆冰量、污秽程度等有关。在中等覆冰条件下,五三型结构复合绝缘子具有较好的覆冰电气性能。在严重覆冰条件下,复合绝缘子伞裙结构对直流冰闪电压的影响不明显。     

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。     

输电线路绝缘子串防冰闪措施研究

2008年1—2月,南方地区严重的冰灾事故给部分地区电网造成了巨大的损失,绝缘子串冰闪是造成这次冰灾事故的主要因素之一,因此预防绝缘子冰闪对于保证覆冰地区输电线路安全运行十分重要。通过对绝缘子冰闪机理进行分析,文章比较了3种预防输电线路绝缘子串冰闪措施的特点,指出绝缘子串发生冰闪的主要原因是绝缘子串电压分布畸变和冰凌桥接导致融冰时形成了连续高电导水膜,并指出在一些防冰闪措施中,防污闪复合涂料(permanent room temperature vulcanized anti-contamination flashover composite coating,PRTV)并不能有效防止绝缘子覆冰,且会降低绝缘子冰闪电压,因此笔者不推荐采用PRTV预防冰闪。同时,因V型串和间插方式可有效调高绝缘子冰闪电压,这种方式在覆冰地区输电线路设计和改造中较实用。     

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。     

覆冰绝缘子直流闪络特性研究现状

在总结大量文献研究成果基础上 ,从闪络特性和机理等方面分析了覆冰绝缘子直流闪络的各种影响因素。结果表明 :闪络电压与覆冰类型、覆冰水电导率、覆冰量及气压等有关 ;长串的直流闪络梯度较短串小 ,闪络频率与电压梯度成正比 ;闪络是由持续、高幅值的泄漏电流融化冰层所致。并提出了覆冰绝缘子闪络特性方面亟待研究的课题。