高海拔地区直流输电线路外绝缘特性研究

为给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘的设计提供参考,在实际高海拔条件下采用恒压升降法详细研究了瓷、玻璃和复合绝缘子的直流污闪特性,其内容主要包括:不同悬挂方式和污秽分布情况对瓷绝缘子污闪特性的影响;2种大吨位玻璃绝缘子直流污闪特性的对比及550 kN玻璃绝缘子V串与I串污闪电压的比较;比较3类绝缘子直流污闪特性。试验结果表明:悬挂方式及污秽分布情况对瓷和玻璃绝缘子有较大影响;复合绝缘子的直流污闪特性明显优于瓷和玻璃绝缘子;爬电距离不是决定复合绝缘子直流污闪电压的唯一因素,合理优化复合绝缘子的伞裙结构可有效提高其单位绝缘高度的直流污闪电压。     

低气压下绝缘子串直流污闪放电过程

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.本文借助于高速摄像机开展低气压下绝缘子串直流污闪过程研究,结果表明,低气压下绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧的产生与发展存在随机性,且存在多电弧现象;局部电弧发展过程中存在飘弧现象,即局部电弧由沿面电弧和空气间隙电弧两部分组成;低气压下染污绝缘子串闪络距离小于爬电距离;染污绝缘子串直流起弧电压比闪络电压约低15%～35%;低气压下染污绝缘子串更容易起弧,且海拔越高,局部电弧的燃弧时间越短;局部电弧形状与污秽、气压等有关.     

超、特高压直流线路瓷和玻璃绝缘子污闪特性研究

根据直流人工污秽试验,笔者分析和比较了6种型式瓷和玻璃绝缘子污闪特性。试验结果表明:不同型式绝缘子的污秽闪络性能不同,盐密影响特征指数α与绝缘子的结构和材质有关.其值在0.32～0.55间。同样污秽下,玻璃绝缘子的污闪电压梯度高于相同结构的瓷绝缘子,外伞型绝缘子的污闪电压梯度低于钟罩型绝缘子。绝缘子的有效爬电系数与其型式和污秽程度有关,可表示为K=M×(SDD)~m。在试验的五种非标准绝缘子中,玻璃钟罩型绝缘子较好的利用了其爬电距离,而双伞型瓷绝缘子的有效爬电系数最低。     

高海拔地区±800kV直流玻璃绝缘子污闪特性研究

为了解决特高压输电线路中的外绝缘问题,通过对大吨位玻璃绝缘子在不同盐密、不同灰密、不同染污情况下进行直流污闪特性试验,对其污闪特性进行了研究。试验表明:玻璃绝缘子和瓷绝缘子直流污闪特性相似;盐的大小、灰的大小及污秽分布情况对大吨位瓷绝缘子直流污闪特性影响较大。     

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性比较

人工污秽绝缘子的闪络电压、污闪电压梯度和有效爬电系数均与其材质和型式有关,国内虽对污闪特性研究较多,但对不同绝缘子的有效爬电系数研究不多。为此在人工雾室中对5种典型结构的瓷和玻璃绝缘子的污闪特性进行了试验研究,根据试验结果分析和计算了5种典型绝缘子的闪络电压、闪络电压梯度、有效爬电系数。结果表明:在人工污秽试验条件下,不同型式绝缘子的污闪电压有较大差异,盐密对不同型式绝缘子的闪络电压的影响程度也有差异;三伞型绝缘子和玻璃绝缘子具有较高的闪络电压;不同绝缘子的有效爬电系数与其结构型式和材质有关,玻璃绝缘子的有效爬电系数高于瓷绝缘子,且玻璃绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而增加,而瓷绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而减小。     

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性及有效爬电系数的比较

人工污秽绝缘子的闪络电压、污闪电压梯度和有效爬电系数均与其材质和型式有关。国内虽对污闪特性研究较多，但对不同绝缘子的有效爬电系数研究不多。文中在人工雾室中对五种典型结构的瓷和玻璃绝缘子的污闪特性进行了试验研究。根据试验结果分析和计算了五种典型绝缘子的闪络电压、闪络电压梯度、有效爬电系数。结果表明：在人工污秽试验条件下，不同型式绝缘子的污闪电压有较大差异，盐密对不同型式绝缘子的闪络电压的影响程度也有差异；三伞型绝缘子和玻璃绝缘子具有较高的闪络电压；不同绝缘子的有效爬电系数与其结构型式和材质有关，玻璃绝缘子的有效爬电系数高于瓷绝缘子，且玻璃绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而增加，而瓷绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而减小。     

高海拔地区大吨位绝缘子直流污闪特性研究

为了研究实际高海拔条件下大吨位瓷和玻璃绝缘子染污放电特性,给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘设计提供参考,在实际海拔1970 m条件下,利用±250 kV直流污秽试验电压,采用恒压升降法,对大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了详细研究。试验结果表明:大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性相差不大;盐的种类、灰密大小及污秽分布情况对大吨位瓷绝缘子直流污闪特性影响较大;伞形对绝缘子表面电弧发展特性影响较大,使得不同伞形绝缘子的直流污闪电压差别较大。因此,在高海拔地区特高压线路外绝缘选型和设计中要充分考虑这些因素的影响。     

高海拔下不同伞形结构750kV合成绝缘子短样交流污秽闪络特性及其比较

为适应高海拔污秽地区750kV线路外绝缘选择的要求，在人工气候室内模拟高海拔气压条件对三伞五组合伞形和大小伞形结构的二种750kV合成绝缘子短样的污秽闪络特性进行了试验研究，分析了试品污闪电压和污闪梯度与伞裙结构的关系以及海拔高度或气压对污闪电压的影响。结果表明：合成绝缘子的污闪电压与伞裙结构有密切关系；在同样的最短干弧距离下，简单伞形结构的合成绝缘子具有更高的污闪电压和污闪梯度，对于伞形结构复杂的合成绝缘子，虽然其爬电距离提高了，但其污闪电压没有明显提高；高海拔下合成绝缘子的气压影响特征指数n大于瓷和玻璃绝缘子，并受伞裙结构形式、污秽程度的影响，且随着污秽程度增加，n逐渐减小，此外，染污方法和方式对n也有一定影响但不明显。     

不同伞形结构复合绝缘子的交流污闪有效爬电距离

为得出高海拔、低气压下污秽地区不同伞形结构复合绝缘子的爬电距离有效利用率,在大型多功能人工气候室内对高海拔、低气压条件下干弧距离比较接近的4组不同伞型结构的复合绝缘子及一张硅橡胶平板开展了污闪试验研究。根据真实复合绝缘子的污闪梯度与硅橡胶板的污闪梯度之比,可求得复合绝缘子的爬电距离有效利用率k。根据k及爬距与干弧距离之比(δCF系数),可计算得到电弧中间隙电弧的比例k1。分析了复合绝缘子污闪过程中k、k1的影响因素。结果表明,大小伞形δCF系数为3.55的复合绝缘子在海拔不超过2 500 m时爬电距离的利用率较高,当海拔升高到4 000 m时,大小伞形δCF系数为3.27的复合绝缘子具有较高的爬电距离有效利用率。爬电距离有效利用率与与盐密、气压均呈幂指数关系。     

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。     

复合绝缘子与瓷和玻璃绝缘子直流污闪特性比较

为满足我国特高压直流工程建设的需要，该文通过人工污秽试验，对3种超、特高压直流复合绝缘子短样及4种不同型式瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了比较分析。结果表明：复合绝缘子的污秽影响特征指数a为0.267~ 0.291，小于瓷和玻璃绝缘子；其沿面50%闪络电压梯度和爬电距离有效系数均高于瓷和玻璃绝缘子；复合绝缘子耐污性能优于瓷和玻璃绝缘子，污秽越严重，其耐污性能越明显；绝缘子伞裙结构和型式对其污闪特性有重要影响。     

高海拔、污秽、覆冰环境下超高压线路绝缘子交直流放电特性闪络电压校正研究

根据在人工气候室内对交流160kN级染污瓷质、玻璃及35KV合成绝缘子以及一种形式的直流绝缘子大量的试验研究结果，得出了绝缘子在高海拔，污秽及覆冰条件下不同绝缘子的闪络特性，并分别分析了无覆冰时不同气压，污秽对绝缘子交，直流闪络电压的影响和高海拔污秽地区绝缘子覆冰量的变化对交直流闪络电压的影响；提出了不同海拔高度、污秽程度及覆冰量条件下试验中的各种绝缘子的交、直流闪络电压的初步校正公式及相应的特征指数，本文试验研究结果认为；绝缘子闪络电压随海拔升高，污秽加重和覆冰增加而呈幂函数或指数函数降低，而表征其下降速度的特征指数则与绝缘子型式，电压类别、污秽程度及覆冰量有一定关系。     

±800kV直流复合绝缘子短样人工污秽闪络特性研究

特高压直流输电在国内外均没有设计、建设和运行经验。根据我国云广±800kV特高压直流工程建设的需要，该文以5种不同结构型式的超、特高压直流复合绝缘子短样为试品，在人工雾室试验研究了试品的人工污闪特性，分析了试品绝缘子污闪电压与盐密、气压的关系。结果表明，直流复合绝缘子短样污闪电压(Uf)的污秽程度影响特征指数(a)与伞裙结构和材质有关，其值为0.25~0.3，小于瓷和玻璃绝缘子绝缘子，即Uf受污秽程度的影响较小，在污秽严重地区，复合绝缘子具有优势；Uf的气压影响特征指数n与绝缘子材质、结构、污秽程度等有关，对于直流复合绝缘子，n值为0.5~0.8，大于瓷绝缘子，在高海拔地区，复合绝缘子不具有优势。根据该文试验结果，采用样品绝缘子E，±800kV特高压直流输电线路在轻污秽、海拔1000m及以下地区的基本电弧距离应不小于8.16m，爬电距离应不小于30.2m。     

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。     

低气压覆冰条件下绝缘子的直流闪络特性

为了分析影响低气压覆冰条件下绝缘子直流闪络特性的因素,在人工气候室内模拟高海拔、覆冰条件,对FC160P/C170 DC玻璃绝缘子和10 kV直流合成绝缘子进行试验研究,得到了空气间隙的距离与闪络电压的关系,并分析了覆冰状况对覆冰表面闪络特性的影响。试验结果表明:覆冰闪络电压随着空气间隙的增长而升高;上空气间隙时的闪络电压高于下空气间隙时的闪络电压;合成绝缘子因伞间距离小,易被冰凌和电弧桥接,覆冰和气压对其影响比瓷和玻璃绝缘子严重;低气压下,覆冰绝缘子发生飘弧时,其闪络电压大大降低。