运行直流复合绝缘子的憎水性分布规律

憎水性是衡量复合绝缘子运行性能的重要指标,研究憎水性分布规律有助于对测试结果进行更准确的评价。为此,以4支实际运行后的直流复合绝缘子为研究对象,分别采用喷水分级法和静态接触角法,进行了自然污秽下和去除污秽后的憎水性测试以及人工涂污后的憎水迁移性测试。研究结果表明,绝缘子高压端和低压端的憎水性整体差于中部,沿串表现出倒U形的憎水性分布,同时憎水迁移性较差的伞裙也更多出现在高压端和低压端附近;同片伞裙中边沿位置褪色较为严重,相比于褪色较轻的伞裙根部,其去除自然污秽后的憎水性较好,但是人工涂污下憎水迁移性明显较差。在各种憎水性试验中选择适合的测试方法,根据以上憎水性分布规律合理选取憎水性测试位置,所得试验结果能更好表征复合绝缘子运行性能。     

基于憎水迁移性测试的复合绝缘子老化特性

憎水迁移性作为复合绝缘子状态评价和老化程度判断的关键参数,有着重要的研究意义。为此,以在我国南方地区运行多年的直流复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角法进行了系统的憎水迁移性测试,同时应用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析深入探究了硅橡胶材料的微观结构变化。研究结果表明:绝缘子伞裙上表面的边沿憎水迁移性最差,根部憎水迁移性最好,绝缘子不同方位的憎水迁移性也有所差异;老化最为严重的边沿褪色位置有机官能团含量大幅下降,Si元素和C元素减少、Al元素增加,并且检测出硅橡胶体系交联度的明显上升。上述憎水迁移性以及微观分析的研究结果可为直流复合绝缘子老化机制和老化程度评估提供依据。     

蒙西电网220 k V在运复合绝缘子材料老化性能研究分析

抽取3支运行年限超过15年的在运复合绝缘子,利用宏观形貌观察、微观形貌观察、憎水性测试、能谱检测、带护套染色渗透试验、傅里叶红外光谱检测、邵氏硬度测试、拉伸试验等方法,对其材料老化性能进行了综合性分析评估。结果表明,3支样品不同部位伞裙的憎水性能仍良好,其中1号样品憎水性能相对较弱。化学成分和傅里叶红外光谱的检测结果表明,相比于1号样品,2号和3号样品伞裙表面的C、Si元素含量及典型官能团峰值均显著减小,表明较高污秽等级区域内运行的复合绝缘子更易于发生老化。并且,较高污秽等级区域内运行的复合绝缘子伞裙表面粗糙度较大,而表面粗糙度对复合绝缘子伞裙憎水性能的测试结果产生的影响较大,建议憎水性测量参数中增加表面粗糙度。此外,抽检样品的芯棒内部未见贯穿性缺陷,且各项力学性能指标均符合标准要求。     

沿海地区复合绝缘子粉化特性研究

复合绝缘子长期在户外运行过程中会逐渐老化,表面的硅橡胶材料会出现粉化现象影响输电线路稳定运行。为系统研究粉化后绝缘子的材料特性、微观特性以及电气特性,对粉化复合绝缘子硬度、憎水性及憎水迁移性、微观形貌以及泄漏电流进行实验研究。结果表明,粉化后的复合绝缘子表面硬度略有增加,复合绝缘子表面硬度总体趋势由高压段到低压段逐渐降低,复合绝缘子表面在同一电压段位处的护套硬度高于伞裙硬度。复合绝缘子发生粉化后憎水性和憎水迁移性均变差。复合绝缘子粉化后表面孔隙增大增多,表面粗糙度增加,附着有大量颗粒等现象。通过污耐压法研究复合绝缘子电气特性,研究发现,粉化层厚度与泄露电流无明显相关关系,尽管发生粉化,复合绝缘子电气性能依然满足运行条件。研究成果可为沿海地区粉化后复合绝缘子性能提供参考依据,对电力系统稳定运行具有一定的工程意义。     

复合绝缘子外绝缘材质憎水迁移性能

较为详细地分析了出外绝缘中各种填充剂对硅橡胶本身特有几种憎水迁移性能的影响程度,同时指出产品长期运行过程中,外绝缘中微酸的填充剂和外绝缘表现面沉积污秽物中偏酸无机化合物的诱导作用,促使硅橡胶硅氧烷分子发生异裂反应生成不分子,这也是和复合绝缘子外绝缘憎水迁移性能不可忽视的组成部分。     

蒙西电网典型污秽地区复合绝缘子老化性能研究

选取蒙西电网某220 kV输电线路上的单支复合绝缘子为研究对象,通过外观检查、X射线数字成像、扫描电子显微镜微观形貌观察、能谱分析、静态接触角测量及傅立叶红外光谱分析等试验方法对其老化性能进行研究。结果表明:较差的运行环境使复合绝缘子在短期运行后表面积污严重,高压侧金具镀锌层锈蚀严重;由于黏合工艺不规范,部分伞裙与护套的胶结面有孔隙及裂纹等缺陷;复合绝缘子伞裙的老化特征与朝向及位置有关,与低压侧和中段位置相比,高压侧伞裙表面形成的微裂纹宽度最大,朝南侧的伞裙中Si(CH3)2、Si-CH3、CH等有机官能团数量较低。静态接触角的测试结果表明,不同位置伞裙的憎水性能良好,均达到了HC1—HC2级。提出加强输电线路在役复合绝缘子监督工作、定期对其性能进行检测等建议。     

复合绝缘子伞裙根部厚度与倾角大小对场强分布的影响

优化复合绝缘子结构,探讨场强、电位分布均匀性一直以来是一项重要的研究课题,通过ANSYS仿真软件建模,分析了复合绝缘子伞裙根部厚度与倾角大小对场强分布的影响。结果表明：增大复合绝缘子伞裙根部厚度,金具与护套连接处最大场强值、高压端与低压端金具处前3片绝缘子场强数值均随着增大;金具与护套连接处最大场强随着伞裙倾角度数增大而减小,但高压端与低压端金具前几片绝缘子场强数值随着增大,伞裙倾角变化与否对复合绝缘子电位分布值无根本性影响;理论上伞裙根部厚度取值12mm、倾角取值10°较为适宜。     

基于等离子体处理的硅橡胶憎水恢复物理模型及评价方法研究

憎水恢复性是硅橡胶复合绝缘子的特有性能,为保持电网输变电设备外绝缘水平和安全稳定运行提供了重要保障。目前,针对复合绝缘子运行放电工况下表面憎水性减弱及恢复特性,缺少快速有效的定量评估方法。该文利用等离子体处理方法模拟复合绝缘子硅橡胶在运行放电工况下憎水性减弱及恢复现象,基于小分子扩散理论和菲克第二定律建立等离子体老化后的硅橡胶表面憎水恢复的动态物理模型,并通过数学推导得出硅橡胶小分子扩散系数D的计算公式。实验发现,仅经过3min的等离子体处理,硅橡胶表面就转变为完全亲水,且小分子在硅橡胶无机硅氧层中的扩散系数D数量级为10~(-16) cm~2/s。对比等离子体法与涂污法发现,两者对同系列试样的检测结果趋势一致,具有等效性。气相色谱与质谱联用法试验结果表明,硅橡胶中无机填料氢氧化铝(aluminum hydroxide,ATH)的含量越高,硅橡胶中有机小分子总浓度就越低,当硅橡胶中ATH含量增加时,其憎水恢复性则减弱。等离子体处理法测试得到的小分子扩散系数D可用于定量评价运行复合绝缘子硅橡胶的憎水恢复性。     

基于FTIR的不同运行条件对复合绝缘子老化特性的影响研究

为研究现场运行复合绝缘子伞裙在不同条件下的老化状态,利用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和硬度测试方法,分析同一厂家生产的运行于不同位置不同运行年限的多支复合绝缘子的老化特性,同时对不同电压等级的复合绝缘子进行电场分布仿真。硬度测试结果表明:处于高压端部的伞裙其上下表面的硬度都随着电压等级的提高而增加,而处于绝缘子中部的伞裙,其表面硬度则随着电压等级的升高而减小。同时发现,同一电压等级的复合绝缘子随着运行年限的增加,伞裙上下表面硬度逐渐增加。FTIR测试结果表明:对于伞裙上表面,Si-O-Si主键吸收峰随着运行年限的增加下降越严重,而下表面试样并未呈现出明确的规律性。硅橡胶复合绝缘子伞裙所处电场强度越高,FTIR红外光谱Si-O-Si和Si-CH3官能团对应特征峰下降程度就越大;对不同相别的复合绝缘子而言,B相伞裙各特征官能团对应的特征峰下降程度最小,说明B相较A、C两相老化最轻。     

湿热气候下的电站复合绝缘子长期运行性能分析

0 引言 近几十年,有机材料复合绝缘子由于具备质量轻、不易破碎、便于运输安装、运行维护方便、防污闪能力强等优点,正逐渐被广泛应用于电力系统中.其中特别是采用硅橡胶作为复合绝缘子伞裙护套的材料,其优异的憎水性和憎水迁移性,使得复合绝缘子具有优异的耐污闪性能.目前,硅橡胶复合绝缘子已经广泛应用于我国交直流输变电系统中,大大提高了我国电力系统的外绝缘水平.     

硅橡胶合成绝缘子憎水迁移性的使用寿命

对户外运行多年的硅橡胶合成绝缘子的研究表明,硅橡胶中所含小分子在运行中未见明显减少;同时,实验室分析表明,硅橡胶中只要含有极少量的小分子,就具有较好的憎水迁移性,硅橡胶合成绝缘子在服役期内始终具有憎水迁移性。     

输电线路复合绝缘子运行状态抽样检测试验

为了掌握在运复合绝缘子的运行性能变化情况,介绍了广东电网连续4年开展输电线路运行复合绝缘子抽样检测的情况,以及对其宏观性能进行的系统性试验检测情况,主要包括憎水性检查、机械破坏负荷、密封性能试验和带护套水扩散等。抽检结果表明:运行复合绝缘子机械性能和端部密封性能稳定,但界面粘接性、憎水性能和伞裙耐电蚀等性能发生较明显老化;复合绝缘子性能发生老化同运行年限有关,界面粘接性和伞裙耐电蚀性能在复合绝缘子运行超过8 a后下降较为明显;复合绝缘子界面粘接性下降,可能导致芯棒机械性能下降甚至造成断裂故障,应在运维过程中重点关注。     

长期运行复合绝缘子憎水性的非均匀变化特性

研究绝缘子不同部位的憎水性状态及其影响因素对整支复合绝缘子的憎水性测试及判别具有指导意义。为此,以4串现场运行后的复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角方法对整串绝缘子系统地进行憎水性测试。由测试结果可知,整支复合绝缘子的憎水性分布是不均匀的,主要表现为沿串不同伞裙、同一伞裙不同区域的憎水性不同。绝缘子沿串憎水性分布与沿串电场强度分布规律一致;对于同一伞裙,其上、下表面的憎水性存在差异,且其不同方位的表面也有差异,并存在憎水性相对最差的一个方位。进一步分析发现,绝缘子表面放电是造成运行复合绝缘子憎水性下降的主要因素,而长期紫外辐射及污秽作用会引起表面憎水性能的劣化。     

伞裙脆化位置对复合绝缘子电场强度分布的影响

为研究伞裙脆化位置对复合绝缘子电场强度的影响,建立了复合绝缘子伞裙不同位置的脆化模型,利用有限元对其电场强度和电位进行仿真分析。分析结果表明:伞裙脆化后金具处最大电场强度值比正常值大;高压端脆化部位的电场强度发生严重畸变,随着脆化位置向低压端靠近,脆化伞裙沿面电场强度先减小后缓慢增大;高压端脆化部位电位分布明显比正常值高,使单片绝缘子承受电压偏大,加速绝缘子老化,但越靠近低压端这种影响越不明显。提出通过改进伞裙和护套的材料配方(如采用白炭黑)来提高复合绝缘子抗污、抗脆化能力的建议。     

应用显微红外法的硅橡胶复合绝缘子伞裙老化深度研究

复合绝缘子在运行环境因素的综合作用下易发生老化并引发绝缘子性能劣化乃至失效,因此对绝缘子老化影响深度进行检测和评估非常必要。采用显微红外光谱技术,通过测量硅橡胶伞裙由表及里不同深度处的2960 cm-1甲基峰面积分布变化,发展了一种测量运行硅橡胶复合绝缘子老化深度的检测技术。系统讨论了显微红外光谱法的测试原理、扫描方式、边界效应影响等问题,并分别针对线扫描及面扫描模式提出了相应的老化深度计算方法。同时应用该方法测试了广东电网500kV输电线路抽检复合绝缘子低压端伞裙的老化深度,发现基本在50~85?m之间;还对500kV榕茅甲线断串复合绝缘子的故障部位伞裙的老化状态进行了研究,发现由于高压端放电现象严重,故障部位伞裙老化深度达105~141?m,为正常老化情况(35?m)的3~4倍。     

重覆冰地区超大伞裙结构复合绝缘子的仿真及优化设计

严重覆冰时采用大小伞结构的复合绝缘子依然出现冰凌桥接现象。为防止出现冰凌桥接和覆冰闪络,开展超大伞裙结构复合绝缘子的覆冰特性研究有着重要意义。建立220 k V的超大伞裙结构复合绝缘子二维轴对称模型,并采用准静态场有限像元法进行仿真分析,对比采用不同数量的超大伞裙绝缘子在清洁和覆有干、湿冰时绝缘子的电位、电场分布。发现清洁时,超大伞裙对电位、电场分布不产生影响,在覆有干、湿冰时,超大伞裙提供的多个空气间隙,能有效改善绝缘子的电位、电场分布,特别是靠近高压端的第1个伞裙采用超大伞裙结构能改善高压端电位分布。最后结合仿真数据提出了优化后的超大伞裙结构的复合绝缘子。     

基于TSC测试的硅橡胶复合绝缘子伞裙材料老化特性研究

为利用热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)测试手段对复合绝缘子老化特性进行评估,以现场运行复合绝缘子为研究对象,进行了TSC测试及憎水性等级喷水分级测试。初步探寻了伞裙位置、运行年限及环境污秽等级等因素对现场运行复合绝缘子伞裙材料TSC特性的影响规律。结果表明,绝缘子串上场强分布较高的位置、有较长运行年限及重污区的绝缘子,其伞裙材料的TSC曲线峰值较大,相应的陷阱电荷量也较大。对2种评估复合绝缘子伞裙材料老化的测试手段进行了对比分析,可知TSC测试结果能更加明显地区分复合绝缘子伞裙材料老化程度的不同,对于老化性能的评估更具优越性。     

海岛运行复合绝缘子伞裙力学性能及破损特征

海岛复合绝缘子运行在盐含量高、湿度高、日照辐射强烈的环境,其老化状态是令人关心的问题,开展复合绝缘子伞裙老化特征评价对于掌握硅橡胶老化状态十分重要。为此选取了在海南岛运行的39支不同电压等级、运行年限和生产厂家的复合绝缘子开展了伞裙力学性能和破损特征的测试评价,通过电子万能试验机测定了伞裙的拉伸强度和断裂伸长率,分析了运行不同年限绝缘子伞裙的力学性能特征及变化规律。结果表明:复合绝缘子不同部位伞裙的拉伸强度和断裂伸长率基本一致,不同部位处的差异不影响对伞裙力学性能的判别。外观破损伞裙与未破损伞裙力学性能存在明显的界限——破损阈值,破损拉伸强度阈值为4.4MPa,破损断裂伸长率阈值为1.1,伞裙力学性能低于破损阈值时易发生破损。随着运行年限增加,伞裙破损比例增加。随着伞裙断裂伸长率降低,伞裙拉伸强度开始变化不大,之后呈线性下降的趋势,在下降阶段伞裙容易破损。     

覆冰220kV四伞裙复合绝缘子电场分布仿真分析

针对国内外缺乏对覆冰220kV四伞裙复合绝缘子电场分布研究的现状,利用Ansoftmaxwell有限元分析软件模拟分析了不同冰凌长度、均压环参数和位置对220kV四伞裙复合绝缘子电场分布的影响。结果表明：（1）湿冰状态下冰凌与伞裙间隙1 mm时,冰凌桥接复合绝缘子不会发生放电现象,非桥接且系统过电压时有放电危险;（2）均压环能够显著改善高压端与第一大伞间的电场分布;（3）均压环与金具连接点垂直距离为0 mm,外径306 mm、管径36 mm时高压端和高压端附近冰凌间隙最大场强达到较好配合。     

复合绝缘子内部缺陷对电场分布特性的影响

对复合绝缘子的缺陷类型、缺陷尺寸和缺陷位置进行仿真计算,获得伞裙沿面的轴向、径向电场分布曲线,计算出伞裙沿面轴向、径向电场的畸变率和最大场强值。结果表明:径向电场对于缺陷的反应更灵敏,通过分析伞裙沿面高压端和低压端径向电场分布规律,能够得到复合绝缘子缺陷的位置与类型等相关信息。