高海拔地区电晕放电对染污复合绝缘子表面憎水性的影响

复合绝缘子在实际运行中面临各种严酷环境,在高海拔地区空气稀薄,一旦发生电晕放电,带电粒子将对复合绝缘子表面状态产生严重的不良影响,破坏其表面状态,使其表面憎水性下降,丧失优异的防污闪性能。利用不同压强的气体环境模拟不同的海拔进行了不同海拔下交、直流电晕放电对不同染污程度复合绝缘子的影响实验,获取了气压、电压、放电形式等因素对复合绝缘子表面憎水性及憎水性恢复特性的影响规律;并讨论了交流电压作用下,表面污秽对复合绝缘子憎水性及憎水性恢复特性的影响。结果表明:交、直流电晕放电产生的高能粒子造成复合绝缘子表面憎水性不同程度降低,随气压降低或外施电压升高,电晕放电对复合绝缘子表面状态造成的影响程度加深;交流电晕对复合绝缘子表面憎水性的破坏程度远大于正、负极性直流电晕;干燥条件下,表面轻度污秽在一定程度上减弱电晕放电对复合绝缘子表面憎水性的破坏效果。     

低气压下不同伞型结构复合绝缘子交流污闪性能对比

为得出高海拔、低气压污秽地区污闪性能优异的复合绝缘子技术参数,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(共7种)的污闪性能进行了对比研究。分析了复合绝缘子技术参数、污秽度对气压影响特征指数n及污闪梯度EL的影响。结果表明,气压特征指数n介于0.55～0.88之间,且随着污秽程度加剧而变小;在一定的结构高度下,n随着复合绝缘子伞间距与伞伸出之比S/P减小而增大,随伞裙边缘两点之间爬电距离与直接空气间隙距离之比l/d增大而增大。在低气压、污秽共同作用下,大小伞型爬距与干弧距离之比L/h为3.55的复合绝缘子在海拔≤2500m时污闪梯度EL最大,耐污性能最佳;海拔高度达4000m、大小伞型L/h为3.27时污闪梯度EL最大,耐污性能最佳,最佳L/h有随气压降低而变小的趋势。     

泄漏电流相角变化特征与绝缘子运行状态的相关分析

绝缘子运行状态直接关系着输变电线路的安全运行。由于泄漏电流贯穿绝缘子运行始终,其能直接反映绝缘子表面状态及放电特征,故可利用泄漏电流相角变化特征对典型污湿运行环境下绝缘子运行状态进行评估研究。以硅橡胶复合绝缘子为试样,在人工大气模拟实验装置内模拟典型污湿环境,盐雾电导率为1.0～5.0mS/cm,相对湿度为70%～100%,环境温度为25～40°C。当施加30kV工频交流电压后,采用数据采集卡装置采集流过绝缘子表面的泄漏电流,采样率为22.05kHz。通过快速Fourier变换(FFT)分析了绝缘子表面运行状态的泄漏电流相角变化,建立了泄漏电流与运行电压的相角差及其变化规律与相对湿度、环境温度和污秽等级的对应关系。结果表明:随着相对湿度的增大,相角差呈现减小的趋势,并在相对湿度达到100%时呈现骤减的特征;随着环境温度的升高,相角差呈现缓慢减小的特征;随着污秽等级的提高,相角差呈现减小的趋势。泄漏电流的相角变化特征可以用于绝缘子运行状态监测及污湿等级划分,从而提高户外绝缘子运行的可靠性与准确性。     

低气压下染污覆冰表面和冰凌间隙的直流电弧特性

低气压下染污覆冰表面沿面电弧和冰凌空气间隙电弧伏安特性是研究高海拔、污秽、覆冰综合环境中绝缘子放电机理和放电模型的基础,为此,利用三角平板玻璃先染污后覆冰和冰凌间隙模型在低温低气压实验室分别试验研究了低气压下覆冰沿面电弧和冰凌间隙电弧直流伏安特性。结果表明:染污覆冰表面沿面电弧和冰凌间隙电弧的伏安特性E-I关系呈负幂函数,相同条件下,正极性沿面电弧电压高于负极性,而空气间隙电弧伏安特性受极性影响很小;沿面电弧和空气间隙电弧直流伏安特性均随着气压降低而下降,且空气间隙电弧受气压影响较沿面电弧大。研究结果为建立低气压下染污覆冰绝缘子串直流放电模型提供了基础。     

高海拔地区硅橡胶合成绝缘子电晕老化特征分析

模拟高海拔低气压环境,采用多针-板电极放电模型产生电晕电场,分别对硅橡胶合成绝缘子试样进行老化处理,通过静态接触角法测量表面憎水性的变化,分析低气压环境对合成绝缘子电晕老化的影响,得出合成绝缘子的电晕老化速度随着气压的降低而加快等3个试验分析结果。     

低气压下绝缘子短波头操作冲击污闪特性

在操作冲击下绝缘子也会发生污闪,且随着海拔升高或气压降低,绝缘子操作冲击污闪电压还将降低。为满足我国高海拔地区污秽绝缘选择的需要,文章在人工气候室模拟不同海拔条件下的低气压,通过试验研究了清洁和染污7片串XP-160绝缘子在短波头操作冲击下的污闪特性,得出了盐密、气压、温度对污秽绝缘子50%操作冲击闪络电压影响的关系式,确定了三者的影响特征参数。研究结果表明,与清洁绝缘子的干闪和雾闪电压相比,污秽绝缘子在操作冲击下的污闪电压明显降低,因此工程设计时应考虑污秽绝缘子的操作冲击放电特性。     

低气压下绝缘子雷电冲击的污闪特性

运行经验表明,运行中绝缘子也会因雷击发生污闪,且随着海拔高度的升高或者气压的降低,绝缘子的雷电冲击污闪电压还将下降,故研究低气压下污秽绝缘子的雷电冲击特性具有较高的学术价值和一定的工程实际意义。为此,在大型多功能人工气候室模拟不同海拔条件下,清洁及染污4片串XP-160绝缘子和FXBW3-35/100在雷电冲击下的污闪特性,得出了盐密、气压对污秽绝缘子50%雷电冲击闪络电压影响的关系式,确定了两者的影响特征指数,并对两者的特征指数进行了比较和分析。研究结果表明,染污绝缘子的污闪电压相对清洁绝缘子干闪和雾闪有明显降低,因此,在工程实际中也应该考虑染污绝缘子的雷电冲击放电特性。     

低气压下长串绝缘子的直流污闪特性

为了解污秽和高海拔对正在建设的云广±800kV直流特高压线路外绝缘面临的综合影响,利用大型多功能人工气候室进行了低气压下XZP-210绝缘子长串直流污秽闪络特性试验研究,确定了利用人工气候室模拟高海拔进行污闪试验的方法。研究表明:海拔232m～3km且盐密为0.03～0.15mg/cm2时,XZP-210绝缘子直流污闪电压与串长呈线性关系;绝缘子直流污秽闪络电压与污秽满足负幂指数函数关系,其污秽影响特征指数b值为0.337～0.352,且受气压的影响;直流污秽绝缘子闪络电压随气压的降低而降低,其气压影响特征指数n为0.35～0.42,且污秽越重,n值越小。     

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。     

复合绝缘子表面不同状态时的放电特征

复合绝缘子不同表面状态会出现不同放电现象,为此根据复合绝缘子表面放电的剧烈程度将复合绝缘子表面放电分为微弱性放电、间隙性电弧放电、持续性电弧放电3种类型。经过大量试验,统计分析了不同放电类型下泄漏电流的谐波特征和相角特征,建立了放电类型与泄漏电流谐波和相角的关系,并研究了复合绝缘子不同污秽和憎水性对表面放电类型的影响。结果表明:通过分析泄漏电流的谐波特性和相角特性,可以得出绝缘子不同表面状态所对应的放电类型及其特征。复合绝缘子表面憎水性变差时,微弱放电比例略有减少,部分间隙性电弧放电转变成持续电弧放电,持续电弧放电比例增加;复合绝缘子表面污秽度变高时,部分微弱性放电转变成间隙性电弧放电及持续性电弧放电,间隙性电弧放电及持续电弧放电比例增大。通过对泄漏电流的特性分析,可以判断出复合绝缘子表面的状态。     

干燥带对污秽绝缘子表面电场的影响分析

本文主要研究了支柱绝缘子在雨天雨量均匀的环境下,污秽绝缘子表面形成干燥带时,干燥带对污秽绝缘子表面电场的影响。通过有限元软件ANSYS构建了支柱绝缘子的有限元计算模型,通过改变干燥带位置、宽度、数目等因素,得到不同条件下污秽绝缘子表面的电场场强分布。研究结果可为污闪形成的机理研究和防治、绝缘子结构优化设计提供理论依据。     

气压对绝缘子串直流污闪特性影响

低气压下污秽绝缘子的电气性能相对清洁绝缘子将降低,但气压对绝缘子串直流污闪特性的影响,目前仍缺乏系统的研究。本文对7片串XP—160盘形悬式绝缘子和特高压复合绝缘子短样的直流污闪特性进行了研究,分析表明绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧的特性决定气压影响特征指数n,不同型式绝缘子串n值存在差异的原因是放电过程中局部电弧飘弧造成的。     

动车组车顶隔离开关用支柱绝缘子污秽状态下的电场分布特性研究

摘 要：研究污秽状态下支柱绝缘子的电场分布特性对于动车组的安全稳定运行具有重要的意义。本文以FQJG2-30-16-400-M型车顶复合支柱绝缘子为研究对象,进行如下研究：对绝缘子表面进行淋雨试验,同时施加40kV工频电压,靠近金具部分的伞裙首先发生闪络,且出现了干燥带,伞裙边缘形成大粒径的水珠时,容易引发局部放电。利用comsol有限元分析软件在绝缘子靠近金具的伞裙表面设置干燥带和水珠,护套表面存在干燥带时,电场畸变明显,杆径处的干燥带场强最大,上表面干燥带场强大于下表面干燥带场强,干燥带场强最大值随着干燥带数量增加反而减小。绝缘子表面出现水珠时,水珠附近的场强明显增大,越靠近中轴线水珠表面电场强度越大。靠近高压端的水珠的最大电场强度受半径的影响较大,低压端则不明显。     

高海拔地区不同伞型结构复合绝缘子短样直流冰闪性能对比

为得出高海拔、污秽和覆冰地区闪络性能优异的复合绝缘子技术参数,在大型多功能人工气候室对不同气压、污秽和覆冰条件作用下7种不同型式复合绝缘子短样的直流闪络特性进行了对比研究,分析了试验所采用的改进U型曲线法最小样本数的合理性.试验结果表明:冰闪电压梯度与低气压之间满足幂函数关系,气压影响特征指数n在0.397～0.711...     

用动态滴水法评估硅橡胶复合绝缘子表面憎水性

为有效评估硅橡胶复合绝缘子在实际运行过程中表面憎水性变化情况,利用CIGREWGD1.14提出的动态滴水实验法搭建了憎水性检测系统,以不同老化程度的硅橡胶复合绝缘子为试样,在交流电压下以12滴/min的速率将电导率为2.0mS/cm的液滴匀速滴至试样表面,运用高速摄像机记录液滴在试样表面动态变化过程及其引发的表面放电现象,采用光电倍增管测量表面放电强度,通过分析放电分布及特征建立了绝缘子表面放电图谱、放电发光分布、发光亮度、放电相对光强与试样憎水性的对应关系。研究表明,随着憎水性的下降,绝缘子表面放电强度、放电发光分布、发光亮度和放电光强均呈现增大的趋势。研究结果为复合绝缘子表面憎水性变化提供了一种基于放电光学特征分析的评估方法。     

气压对直流正极性下冰柱-冰板间隙电晕放电的影响

为进一步了解低气压下覆冰对绝缘子的危害,该文选择冰柱-冰板间隙模型,借助数据采集卡、紫外线成像仪和自行设计的电流传感器等设备,在人工气候室内研究低气压下冰柱-冰板模型的电晕放电特性。文章分析了气压对冰柱-冰板间隙的起晕电压、平均放电量和冰柱尖端处的放电区域等方面的影响。结果表明：起晕电压随着气压的降低而降低,平均放电量和冰柱尖端处的放电区域均随着气压的降低而减小,同时,在较低气压下,起始放电更容易形成辉光放电,放电测量也更困难。     

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。     

复合绝缘子外部放电紫外检测典型图谱分析

复合绝缘子在运行过程中会由于表面污秽、凝露及局部破损等发生表面放电,紫外成像技术是一种近年来应用较多的电气设备非接触式检测方法,可对绝缘子表面放电进行有效检测。在实验室搭建了复合绝缘子外部放电实验平台,研究了复合绝缘子表面凝露放电、均压环破损放电及表面污秽放电等绝缘子常见外部放电的紫外检测结果,得到了不同类型放电的典型紫外图谱。研究结果表明不同类型的放电其紫外图谱具有不同的特点,通过对紫外图谱特征的分析可以进行复合绝缘子放电类型的分析。研究结果为现场复合绝缘子外部放电检测结果的分析提供了指导。     

干燥带对污秽绝缘子电场分布的影响

干燥带的产生极大地改变了污秽绝缘子表面电场分布,并且干燥带与局部电弧以及污闪的发生密切相关。基于此,利用ANSYS有限元分析软件建立了绝缘子三维电场计算模型,利用准静态谐分析法分析了交流情况下干燥带的形成、沿面分布、宽度、角度、数目等对污秽绝缘子沿面电位及电场分布的影响。结果表明:干燥带对污秽绝缘子电场分布有明显的畸变作用,干燥带区场强变大;干燥带区最大场强与其在绝缘子表面位置有关,沿绝缘子表面轴向呈非对称U型变化趋势,且下表面产生的干燥带场强大于上表面;干燥带上各处场强大小不同,中心处场强最大,且随干燥带在绝缘子表面周向角度增加而增加,随轴向宽度增加而减小;干燥带数目的增加会削弱彼此的场强。     

绝缘子表面污层位置对流注放电的影响

为研究流注的产生和传播对污闪过程的影响因素,利用3电极结构,通过光电倍增管得到的光脉冲信号来检测流注在极板间的传播过程,得到了流注的传播概率曲线和传播速度。通过比较测量结果,对绝缘子表面不同位置涂覆污秽层时的传播特性进行研究。研究表明:污秽带的位置对流注的稳定传播电场影响很大,污秽带涂覆在绝缘子表面上、中、下3个位置时,流注放电的稳定传播电场分别为503、598、646 kV/m;外加电场相同时,流注的传播速度随着污秽带向下移动而不断减小。仿真计算的结果表明:污秽带涂覆不同位置时绝缘子表面电场分布畸变很明显,污秽带位置不同,电场畸变也有所不同,在污层区域平均电场有明显减小。污层影响绝缘子表面的电场分布,导致流注传播特性产生变化。