华东电网500kV线路绝缘子人工和自然积污比较

通过人工积污模拟自然条件,能在较短时间内获得大量不同各类绝缘子的积污数据,充分研究其积污特性,为线路设计、运行提供基础。为此,设计制造了人工积污循环试验装置。人工模拟了自然状况的各种因素(污秽量、风、雨、雾)对输电线路绝缘子积污量的影响。在分析华东地区气候特征的基础上确定了人工积污循环试验的试验条件,开展了华东地区常用绝缘子的人工积污循环试验,同时获得了绝缘子的长期积污特性。通过与自然积污绝缘子试验数据进行比较,证实了人工积污试验的等价性。     

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。     

人工模拟自然横风条件下绝缘子快速积污特性

为研究风对绝缘子积污特性的影响,该文利用直流风洞研究了风速和风向对瓷钟罩绝缘子和瓷双伞绝缘子积污特性的影响,并利用Fluent软件建立了绝缘子三维CFD仿真模型,对其周围的空气流场特性进行了分析。结果表明:空气流场对绝缘子积污状况的影响主要表现在风速和风向两个方面,风速和风向对绝缘子上下表面积污量和积污分布均有影响,风速在2.2~4.5 m/s之间时,绝缘子的上下表面污秽度是逐渐增大的,在风速4.5m/s附近的时候达到峰值。随着风速的继续增大,绝缘子表面的污秽度呈下降趋势,当风速大于6.0m/s左右时,绝缘子上下表面污秽度下降趋于平缓;不同风向对下表面有环形伞棱的绝缘子影响较小,对下表面无伞棱结构的绝缘子影响较大。该文研究成果可为污秽外绝缘的设计优化提供理论依据和数据支持。     

线路绝缘子非均匀染污方法及污闪特性

目前人工污秽试验中绝缘子染污采用均匀涂抹,而自然污秽受风力、雨水、绝缘子形状、污秽粒径等因素影响,在绝缘子表面非均匀累积,非均匀积污对绝缘子U_50%产生影响,通过对多地区、大范围绝缘子自然积污特性研究,获得不同伞形绝缘子上下表面积污特性的差异性规律,提出了基于绝缘子自然积污规律的上下表面非均匀染污方法,开展了交/直流电压下绝缘子非均匀染污人工污秽试验,获得了非均匀染污下污闪特性曲线,采用绝缘子上下表面非均匀染污方法对绝缘子进行染污更接近绝缘子实际运行工况,人工污秽试验结果更准确合理。试验结果表明：上下表面染污非均匀度越大,U_50%值越大;随着染污非均匀度增大,U_50%增大幅度减小,逐渐趋于饱和。主要结论对绝缘子串长优化及选型具有重要参考意义。     

XZP-300绝缘子串自然积污及其直流覆冰闪络特性

绝缘子覆冰严重威胁输电线路的安全运行。国内外在人工气候室对输电线路覆冰的机理、绝缘子覆冰闪络特性开展了大量研究,但对现场运行电压下绝缘子覆冰前的自然积污及其覆冰闪络特性研究甚少,为此,对某电网500kV直流线路运行1a后XZP-300绝缘子的积污情况及其直流冰闪特性开展了试验研究,研究结果表明:带运行电压下XZP-300绝缘子表面的积污存在不均匀度,且下表面堆积的盐密、灰密比上表面严重;自然积污下绝缘子的覆冰闪络电压比人工染污下的覆冰闪络电压高;人工染污且污秽不均匀分布下的绝缘子覆冰闪络电压比污秽均匀分布下的高;绝缘子覆冰闪络电压存在极性效应,且正极性电压比负极性电压高。     

雾霾期间绝缘子的积污特性研究

积污会使输电线路绝缘子发生污闪的风险增加。近年来雾霾天气频发,开展雾霾条件下绝缘子积污特性研究具有重要意义。针对雾霾期间绝缘子的积污特性,文中开展了不同类型绝缘子及试片在雾霾天气下的自然积污试验,测量了绝缘子在雾霾期间等值盐密的变化,并获得了绝缘子表面污秽微观形貌、粒径分布、无机元素组分及热重曲线等理化特性。结果表明,雾霾期间绝缘子表面等值盐密增速大于空气质量良好时的等值盐密增速;但是雾霾期间的高PM2.5浓度对绝缘子积污的影响有限;就粒径分布与无机元素组分而言,雾霾期积污污秽与长期自然积污污秽差异不大;试片表面光泽度随积污时间增加而下降,光泽度可用于短期少量积污的表征。     

运行中500 kV输电线路绝缘子串自然积污及污闪特性研究

500 kV输电线路是我国电网的主干网架,运行中一旦发生绝缘子污闪事故将严重威胁电力系统可靠运行,因此了解运行电压下绝缘子的自然积污规律及其污闪特性十分重要.对重庆电网某500kV交流输电线路运行中绝缘子的自然积污情况及污闪特性开展了测试研究,研究结果表明:运行中绝缘子上,下表面累积的盐密,灰密有差异,且下表面的盐密/灰密较上表面的严重;运行中绝缘子表面灰密累积速度大于盐密累积速度;运行中各串绝缘子以及绝缘子串中各片绝缘子的积污均存在差异;自然积污下绝缘子污闪电压比人工染污下绝缘子污闪电压高;污秽成分及绝缘子表面污秽分布的差异是导致运行中绝缘子污闪电压高的主要原因.     

高压直流输电线路复合绝缘子的积污特性研究

为研究高压直流输电线路复合绝缘子的积污规律,建立了±660k V输电线路复合绝缘子流体力学模型,研究了绝缘子表面污秽撞击率及其积污特性,并进行为期一年的自然积污试验,对比试验数据与仿真结果。结果表明:绝缘子串积污规律呈现两端高中间低的趋势,绝缘子两端积污较为严重;绝缘子串两端下表面的积污比上表面严重,而绝缘子串中间部分上表面的积污比下表面严重;试验结果与仿真结果一致。     

35 kV复合绝缘子积污特性影响因素分析*

为探究复合绝缘子在不同运行环境下的积污特性,基于电磁学、流体力学等理论,采用有限元法对绝缘子的积污过程进行了仿真,分析了荷电污秽颗粒粒径、电场强度、电压类型等对绝缘子积污特性的影响。研究结果表明,当污秽颗粒粒径小于30 μm时,绝缘子表面积污量随着粒径的增大而增多,随着风速的增大而减少;在不同的正极性直流电压作用下,积污量在粒径30 μm时达到峰值;荷电颗粒受力与电压相关,导致不同电压类型下积污量有差异。     

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。     

±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。     

重污少雨环境下长棒形瓷绝缘子积污特性

长棒形瓷绝缘子在重污秽、少降雨环境下积污严重,存在污闪隐患。为此选取长棒形瓷绝缘子用量较大、年平均降雨较少的徐州市,在岱姚5667线d级污区悬挂长棒形瓷绝缘子和盘型瓷绝缘子,对比少雨积污期内的自然积污差异;采用人工积污试验和积污仿真模型,研究长棒形瓷绝缘子的积污特性。结果表明:2016年2—4月的自然少雨环境中,长棒形瓷绝缘子各月平均积污量都大于盘型瓷绝缘子,两者的等值盐密比约为3.4:1;风洞模拟的积污环境下,长棒形瓷绝缘子LP75、LP85的等值盐密、灰密均大于盘型瓷绝缘,芯棒直径较小的长棒形瓷绝缘子积污更多;仿真结果表明,受开放伞型结构的影响,污秽颗粒在气流作用下更易与长棒形瓷绝缘子表面发生碰撞。在重污少雨环境下,长棒形瓷绝缘子自洁性难以体现,应及时清扫。     

绝缘子的积污特性研究现状及展望

为深入研究绝缘子的积污特性,减少污闪事故发生,综述了国内外关于绝缘子积污特性研究的现状。总结了自然积污试验、人工风洞积污试验和数值模拟分析3种方法各自的优缺点,分析了积污的影响因素,归纳了污秽颗粒在绝缘子表面沉积条件的研究现状,并对未来绝缘子积污特性的研究方向进行了展望。     

1000kV支柱瓷绝缘子自然积污规律试验研究

研究1 000 kV支柱瓷绝缘子的自然积污规律可为我国特高压工程外绝缘设计和运行检修提供参考。为此,通过对荆门特高压变电站运行的支柱瓷绝缘子进行了连续3 a的积污观察和检测,测量了等值附盐密度(缩写为ESDD,简称为盐密)、不溶物密度(缩写为NSDD,简称为灰密)及污秽成分,分析了1 000 kV支柱瓷绝缘子污秽不均匀分布特性以及与传统瓷绝缘子积污特性的差异,评估了现阶段绝缘子污秽水平。研究结果表明:11 000kV支柱瓷绝缘子沿面盐密和灰密分布较不均匀,高压端最高,其他部位逐渐走低。绝缘子上表面积污重于下表面,上表面与下表面积污比为1.7~4.4;背风面积污重于迎风面,迎风面与背风面积污比为0.17~0.90;2绝缘子表面污秽物中Ca SO4质量分数为65%~70%,高于线路绝缘子现有测量数据;3随着运行时间的延长,上表面与下表面盐密积污比变化较小,灰密积污比增幅较大;迎风面与背风面积污比呈下降趋势;4对于1 000 kV支柱瓷绝缘子的单个元件,可考虑采取"前后2点简化法"测量污秽度;5同一运行环境、不同电压等级的支柱瓷绝缘子积污特性存在一定差异;6基于"一年一清扫"的前提,支柱瓷绝缘子的污秽水平现仍处于设计范围,并有一定裕度。     

±500kV高肇直流线路绝缘子积污特性对比分析

为分析不同结构绝缘子在华南地区直流输电线路使用后的积污情况,在±500 kV高肇直流线路经过广东省内的轻污秽区,设置污秽测量点,对带电运行1～3 a后的不同伞形结构(三伞型和钟罩型)直流线路绝缘子的污秽度进行了测量。测量结果表明:在相似的运行环境中,三伞型绝缘子的积污程度轻于钟罩型绝缘子;耐张串绝缘子的积污程度轻于直线串绝缘子;绝缘子表面积污多年期积高于1 a期。此外,雨水对绝缘子表面污秽具有清洁作用。研究成果有助于分析广东地区(甚至整个华南地区)直流线路绝缘子的积污规律,为直流输电线污秽外绝缘的设计和绝缘子的使用提供依据。     

浙江电网架空输电线路绝缘子串的自然积污特性

掌握自然积污绝缘子的积污特性是绘制污秽区域分布图的重要依据。因此,以浙江电网架空输电线路绝缘子串为对象,对自然积污绝缘子的积污特点进行了试验研究。采用数量统计方法分析了上、下表面的等值灰密(NSDD)、等值盐密(ESDD)积污比KNSDD、KESDD以及2者比值KNSDD/ESDD的分布规律,并对不同污染源下绝缘子表面污秽物化学成分进行了分析。结果表明:不同结构型式自然积污绝缘子上、下表面污秽分布的不均匀特性存在差异;自然积污绝缘子KNSDD/ESDD的平均值为4.66,整片绝缘子KNSDD/ESDD平均值的变化趋势与下表面KNSDD/ESDD的变化趋势基本一致;绝缘子表面污秽物中,Ca2+占全部阳离子的摩尔分数最高,SO42-占全部阴离子的摩尔分数最高;同一片绝缘子,上、下表面污秽中各种离子的摩尔分数存在一定差异。建议外绝缘设计及线路运行维护中充分考虑这些积污特点。     

基于XP-160污秽体积分数的绝缘子积污表征

运行绝缘子的电气特性受到其表面积污量的影响。在线路运行中,需要弄清线路绝缘子的积污状态,常采用悬挂并测量不带电XP-160绝缘子来反映线路运行绝缘子的积污状态。对于绝缘子在相同环境下的积污程度受其外形的影响,因此XP-160不能真实反映线路运行绝缘子的积污状态。为体现其结构差异对积污程度的影响和用XP-160绝缘子反映运行绝缘子真实积污状态,以绝缘子XP-160、XWP2-160、LXY-160、复合大–小伞为研究对象,提出以XP-160为参照绝缘子,基于参照绝缘子表面污秽体积分数的绝缘子积污程度表征方法,建立不同型式绝缘子和参照绝缘子表面污秽体积分数数值计算模型,分析不同风速和不同粒径下不同型式绝缘子和参照绝缘子污秽体积分数等效性关系并进行试验验证。研究结果表明:由Fluent仿真软件可得随风速和粒径变大,绝缘子LXY-160、XWP2-160的污秽体积分数均随之增大,其形状积污系数也随之增大。复合大小伞绝缘子的形状积污系数随风速和粒径增大而减小。利用污秽体积分数数值仿真可体现绝缘子的积污情况,根据仿真得到形状积污系数和XP-160绝缘子的积污量可得其他型式绝缘子理论积污量,试验验证表明误差小于20%,在工程实际的允许误差范围之内。研究结果可为绝缘子积污程度的表征提供参考。     

XWP2–70双伞型绝缘子表面污秽颗粒积聚特性

绝缘子表面积污通常是大气环境中污秽颗粒运动导致,而大气污秽颗粒粒径普遍处于0.1~100μm之间,其中雾霾颗粒的粒径通常10μm。首先利用流体力学软件FLUENT对具有双伞型结构的XWP2–70绝缘子表面的流场特性进行仿真,然后研究不同污秽颗粒粒径和不同风速下绝缘子表面污秽颗粒碰撞系数,同时利用建立的自然积污试验站对上述绝缘子进行了为期8个月的自然积污试验验证。研究表明:风速大小对绝缘子表面附近的气流场特性有影响;绝缘子表面的污秽颗粒碰撞系数P受到粒径和风速的综合影响。研究结果为建立雾霾环境下绝缘子积污模型提供了参考和借鉴,对输电线路外绝缘的选择和设计具有重要参考意义。     

XHP-160绝缘子积污特性仿真分析及试验验证

输电线路绝缘子污秽闪络事故影响电力系统的稳定运行,虽然采取了不同程度的防污闪措施,但是污闪事故时有发生。为掌握绝缘子的积污规律,从而指导输电线路外绝缘的防污工作,有必要对绝缘子的积污特性进行研究。采用欧拉两相流法建立了绝缘子积污仿真模型,计算了绝缘子表面的静压以及绝缘子周围流场速度矢量。通过数值仿真研究了绝缘子表面的污秽分布,及其受风速的影响情况,然后开展了以真型绝缘子为对象的风洞积污试验。研究表明,绝缘子表面静压以及绝缘子周围的流场状态影响污秽颗粒在绝缘子表面的集聚情况;污秽在绝缘子表面呈现不均匀分布;风速对绝缘子表面积污影响显著,绝缘子表面不同部位的积污随风速的变化有不同的变化规律;风洞试验的结果为仿真分析的合理性提供了良好的佐证。     

XP-160绝缘子直流快速积污过程仿真及分析EI北大核心CSCD

与交流线路相比,直流线路的污秽外绝缘问题更为严重。综合考虑了电场、流场及污秽颗粒积聚/出射的微观过程,开展了直流电场下的绝缘子表面快速积污过程仿真,继而仿真分析了不同风速、粒径下的绝缘子表面污秽分布现象、污秽质量密度及积污带电系数。同时开展了绝缘子风洞积污试验,与仿真结果进行对比,验证了文中所提的绝缘子快速直流积污仿真方法。最后结合快速积污过程仿真,提出了无降雨大气污秽下的绝缘子直流积污预测方法并进行了验证。研究结果表明,快速积污过程仿真较好地体现绝缘子的带电积污特性;仿真计算得到的绝缘子污秽质量密度与实测结果的相对误差在25%范围内,带电积污比与实测结果基本一致。研究结果可为揭示绝缘子直流积污机理提供参考,并为线路运行维护提供依据。