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。     

计算流体力学在绝缘子积污特性分析中的应用

以XP-160线路绝缘子的积污特性为研究对象,利用计算流体力学方法,建立了求解线路绝缘子外部3维两相粘性不可压缩湍流流场的基本控制方程组,在得到了绝缘子外部流场的基础上分析了绝缘子的污秽颗粒碰撞系数(E)等撞击特性和空气来流速度(v)、污秽颗粒直径(dp)、气流风向倾角等对污秽撞击绝缘子特性的影响。结果表明:水平风向下,绝缘子上表面污秽颗粒碰撞系数随颗粒粒径或者风速的增大而增大,相对于绝缘子上表面,绝缘子下表面碰撞系数很小;非水平风向下,绝缘子上表面碰撞系数随自然风倾角的增大而减小,而绝缘子下表面则相反,且在易产生非水平气流的丘陵地区,XP-160绝缘子下表面污秽碰撞系数远远大于平原地区绝缘子。     

绝缘子表面污层电导率的影响因素研究

绝缘子污闪造成的事故严重威胁着电力系统的安全运行。在实际运行的线路中,由于周围环境污染,积污绝缘子表面在自然雾中受潮,绝缘性能下降,易引发污闪事故。在表征绝缘子污秽度的特征量中污层电导率是一个非常好的参量,研究影响绝缘子污层电导率的因素具有重大意义。笔者以XP-70、XP-160和LXY4-160绝缘子为研究对象,通过人工污秽试验分析了不同盐密、污秽成分和绝缘子型式对污层电导率的影响。结果表明:随着盐密的增大,污层电导率也逐渐增大;当盐密一定时,污层电导率值随着污秽成分中NaCl比例的减小而减小;绝缘子的形状结构对污层电导率值几乎没有影响。     

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。     

典型悬式绝缘子风洞直流积污特性与分析

直流输电线路绝缘子表面的污秽颗粒运动沉积过程受其周围电场的影响明显。目前对于绝缘子带电积污规律及电场影响机制方面的研究仍不全面。以典型悬式绝缘子XP-160为对象,开展其在不同风速及污秽颗粒粒径下的风洞直流积污试验,分析绝缘子的直流带电积污特性,得到绝缘子带直流电和不带电情况下的积污差异。并结合场致荷电理论,计算分析污秽颗粒在绝缘子周围直流电场中受到的作用力,研究直流电场中污秽颗粒的运动过程及运动速度变化规律,分析绝缘子周围直流电场对积污的影响。     

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。     

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。     

流场与电场耦合作用下特高压复合绝缘子串的积污特性研究

利用流体力学的相关理论与方法,建立了流场和电场耦合条件下复合绝缘子串的积污仿真数值模型,研究了污秽颗粒粒径、风速、风倾角对复合绝缘子表面积污特性的影响。结果表明:复合绝缘子串表面对污秽颗粒的吸附能力随场强的增加而提高,随风速的提高而降低;一定范围内污秽颗粒粒径增大会增加绝缘子对污秽颗粒的吸附量;风倾角向上时增加了下表面对污秽粒子的吸附,风倾角向下时增加了上表面对污秽粒子的吸附。     

污秽中CaSO_4对典型瓷、复合绝缘子交流污闪特性影响对比分析

自然条件下输电线路绝缘子表面积污成分中含有大量的硫酸钙(CaSO_4),而污秽中CaSO_4对不同型式绝缘子的污闪特性有着不同的影响。为此,以7片XWP2-160型瓷绝缘子串和FXBW4-35/70型复合绝缘子为试品,在人工雾室中进行了人工污秽试验,对比分析了CaSO_4对这2种型式绝缘子污耐压、闪络电压梯度及泄漏电流峰值的影响差异。研究表明:随着CaSO_4质量分数的增加,这2种型式绝缘子污耐压和闪络电压梯度均递增,而泄漏电流峰值递减;不同CaSO_4质量分数下,复合绝缘子的闪络电压梯度是瓷绝缘子闪络电压梯度的1.3~1.7倍,说明复合绝缘子耐污闪性能优于瓷绝缘子;此外,在CaSO_4作用下,盐密(SCD)的改变对于瓷绝缘子污耐压的影响程度为复合绝缘子的1.0~1.2倍,而对于闪络电压梯度为0.8~1.0倍,对于泄漏电流峰值为0.2~0.6倍。研究结果可为输电线路外绝缘设计和运行维护提供参考。     

污秽中CaSO_4质量分数对XWP2-160瓷绝缘子串交流污闪特性的影响

输电线路绝缘子在自然条件下表面积污成分中含有大量的CaSO_4,而污秽中CaSO_4对绝缘子污闪特性产生较大的影响。为此,以7片XWP2-160型绝缘子串为试品,在人工雾室中进行了人工污秽试验,研究了CaSO_4对绝缘子污耐压及泄漏电流的影响规律。研究表明:随着CaSO_4质量分数的增加,绝缘子串污耐压呈幂函数形式递增,泄漏电流峰值递减;在CaSO_4作用下,可溶性物质密度(SCD)对绝缘子污耐压的影响程度是附灰密度NSDD影响程度的1.45~1.7倍,SCD对绝缘子泄漏电流峰值的影响程度是附灰密度(NSDD)影响程度的3~4倍;随着污秽度的提高,CaSO_4质量分数的改变对绝缘子污耐压的影响逐渐增大;随着CaSO_4质量分数的增大,SCD、NSDD的改变对绝缘子污耐压及泄漏电流峰值的影响逐渐减小。研究结果可为输电线路外绝缘设计和运维提供参考。     

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。     

盐雾环境下瓷及复合绝缘子积污特性模拟研究

盐雾环境下的污秽物具有较高的可溶盐含量,可造成绝缘子绝缘性能下降,进而危及电力系统的安全运行.以XWP2-160型瓷双伞绝缘子和FXBW-110/120-2型复合绝缘子为研究对象,基于场致荷电机理,利用多物理场耦合软件COMSOL对其积污特性进行数值模拟,探索了盐密ESDD的计算方法,并验证了其合理性.利用该方法研究了盐雾环境下风速、雾滴粒径、电压类型对瓷及复合绝缘子积污特性的影响,分析了污秽沿绝缘子伞裙的分布规律.结果表明:复合绝缘子的积污量大于同条件下瓷双伞绝缘子积污量,盐雾环境频发地区可优先考虑瓷双伞绝缘子;直流电压下,瓷及复合绝缘子的积污量增长趋势均与风速、粒径呈正相关;复合绝缘子积污量沿伞裙近似呈U型分布,瓷双伞绝缘子积污量沿伞裙近似呈M型分布,且风速越大分布趋势越明显.     

直流线路绝缘子自然积污污秽颗粒粒径分布特征

粒径是影响绝缘子积污的重要因素之一。为此采用激光粒度法对±660 k V银东直流输电线路长期积污后的线路绝缘子表面污秽颗粒进行粒径测量、统计分析,并区分不同带电形式、上下伞面、与导线间不同距离、绝缘子不同材质等,讨论线路绝缘子自然积污的特性和分布规律。统计结果表明:激光粒度法–干法测试线路绝缘子污秽粒径,其结果服从对数正态分布;负极线路污秽中10μm以下的小颗粒物含量略多于正极线路;绝缘子上、下表面污秽粒径分布范围大致相同,上表面平均粒径略大于下表面;离导线距离越近,细颗粒物含量越高;所有粒径参数范围内,复合绝缘子污秽颗粒的粒径均小于瓷绝缘子。不同条件下的污秽粒径分布差异,是由于污秽所受的力不同及绝缘子材质不同引起的。     

±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。     

绝缘子表面自然污秽物性与污染源关系研究

不同污染源影响绝缘子积污量,对污秽的理化性质也有较大影响。文中选取江苏盐城各县市不同污染源附近的6个绝缘子悬挂点,通过取样分析悬挂点绝缘子的等值附盐密度(ESDD)和等值附灰密度(NSDD)及其污秽可溶物、不溶物中阴阳离子体积分数和上、下表面污秽颗粒粒径的变化,研究分析了不同污染源附近绝缘子自然积污规律。结果表明:连续积污两年后,各污染源附近绝缘子下表面的盐密和灰密高于上表面;水泥厂、热电厂、镍厂和工业园区附近绝缘子的污秽度要大于农田公路区和化肥厂,平均灰盐比以水泥厂附近绝缘子3.28为最高,化工园区1.75为最低;不同污染源绝缘子表面污秽物的理化性质存在很大差异。建议外绝缘设计及线路运行维护中充分考虑上述积污特点。     

线路污秽绝缘子的在线监测

架空输电线路在运行过程中 ,空气中的尘土、盐碱、工业烟尘等各种微粒或鸟粪都会堆积在绝缘子外表面形成污秽层。绝缘子的污秽程度与其造型、环境污秽种类及程度、线路附近气候条件等因素有关 ,绝缘子的积污是指绝缘子运行一定时间后表面污秽所达到的饱和值 ,即粘附在绝缘子表面的污秽和被雨水冲刷掉与被风吹掉的污秽在宏观上所达到的动平衡状态。在整个积污过程中 ,当受到雨水的自洁作用 ,绝缘子表面的污秽呈锯齿状下降 ,然后再逐渐上升。在未达到饱和值前 ,总的趋势污秽为上升状态 ,直至达到饱和值为止。实际上架空输电线路绝缘子表面的污…     

±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。     

徐州水泥污秽区悬挂绝缘子的污秽物特性

绝缘子自然积污情况下,表面污秽在积污过程中其上下表面盐灰密、颗粒粒径、表面元素成分和颗粒形貌发生变化。以江苏徐州地区架空输电线路绝缘子串为对象,对悬挂绝缘子上、下表面的盐密和灰密变化及绝缘子表面污秽理化特性进行了测试分析,探讨了徐州地区绝缘子表面污秽特性。结果表明：绝缘子表面的盐灰密值与天气状况相关,绝缘子积污在2月份达到最大值,且与周边主要污染源存在较大关系;在徐州水泥污秽地区,绝缘子上表面沉积污秽度较大,下表面污秽度相对较小,不同环境下绝缘子表面积污物粒径、成分及含量均存在较大差异。其结论可为水泥污秽区绝缘子积污预警及日常运行维护提供参考。     

高压直流绝缘子积污特性数值模拟与预测

为探讨高压直流线路复合绝缘子在不同环境下的积污特性,建立了基于流体力学原理的高压直流绝缘子积污仿真模型。通过自然积污试验验证了仿真模型的可行性,根据仿真数据建立了基于神经网络算法的粒子撞击率预测模型,使模型更具有实用性。结果表明:雾霾环境下,风速低时电场力作用明显,风速大于1 m/s时电场力影响较小;大风环境下,粒径小于80μm时风速对上表面积污影响不大,粒径大于80μm时上表面粒子撞击率随风速的增大而减小,下表面粒子撞击率几乎为0,粒径对整体粒子撞击率的影响比风速大;风向不水平时,气流向上使下表面粒子撞击率增加,气流向下使上表面粒子撞击率增加。研究成果可用于高压直流绝缘子积污机理研究,并为外绝缘设计及线路运行维护提供依据。     

徐州水泥污秽区悬挂绝缘子的污秽物特性

绝缘子自然积污情况下,表面污秽在积污过程中其上下表面盐灰密、颗粒粒径、表面元素成分和颗粒形貌发生变化。以江苏徐州地区架空输电线路绝缘子串为对象,对悬挂绝缘子上、下表面的盐密和灰密变化及绝缘子表面污秽理化特性进行了测试分析,探讨了徐州地区绝缘子表面污秽特性。结果表明:绝缘子表面的盐灰密值与天气状况相关,绝缘子积污在2月份达到最大值,且与周边主要污源存在较大关系;在徐州水泥污秽地区,绝缘子上表面沉积污秽度较大,下表面污秽度相对较小,不同环境下绝缘子表面积污物粒径、成分及含量均存在较大差异。其结论可为水泥污秽区绝缘子积污预警及日常运行维护提供参考。