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。     

干冰清洗变电站绝缘子试验

为改进变电站绝缘子带电清洗技术,得到安全高效、既可带电作业又不会出现污闪事故的变电站污秽绝缘子清洗方法,研究了一种利用绝缘介质干冰来清除绝缘子表面污秽物的方法。研究过程中建立了模拟试验平台,首先在干冰喷射距离、喷射角度、干冰流量、绝缘子表面污秽等不同参数下进行了清洗试验,分析了各参数对干冰清洗不同污秽及不同绝缘子效果的...     

复合绝缘子沿面电场影响因素分析

研究不同状态下的绝缘子表面电场特征对提高绝缘子可靠性具有重要意义。笔者以220 kV交流复合绝缘子为例,借助于COMSOL有限元软件,对电场分布进行了计算分析,研究了均压环、表面污秽及内部缺陷对绝缘子沿面电场分布的影响。计算结果表明:加装均压环可以大大降低沿面最大电场强度,有效改善表面电场不均匀程度;污秽条件下,伞群和护套交接处电场畸变严重,但畸变程度不足以引发局部放电;粘结面存在空气隙时,气隙附近电场明显畸变,护套内外存在一个较大的电场梯度,当达到一定程度时会造成护套击穿。     

35kV变电站支柱绝缘子防污闪研究

变电站支柱绝缘子的合理选型可有效防止污闪。分析了配电网变电站支柱绝缘子污闪事故原因,提出了解决绝缘子污闪的方法是避免配电网变电站室内环境污湿和有效提高绝缘子的爬电比距。对7种支柱绝缘子进行了防污闪能力的选型研究,并根据研究结果选取了最优型号。     

220 kV变电站绝缘子带电干冰清洗车载系统

开发了一套干冰清洗车载系统,包括小型干冰清洗机、清洗头、绝缘臂、液压升降平台、履带式底盘、压缩空气系统及手动/遥控操作系统等部分.该系统利用干冰作为清洗介质,进行带电清洗变电站绝缘套管和支柱绝缘子,清洗过程中不会出现污闪事故,清洗效果好,作业速度快.电力检测中心所做的工频耐压试验和泄漏电流及电磁兼容试验表明,清洗车的绝缘性能满足220 kV变电站带电清洗作业清洗要求,且其无线通信在变电站环境中工作可靠,亦不干扰变电站内设备.干冰清洗车载系统是一种安全、高效的绝缘子表面清洗机械.     

直流换流站隔离开关支柱绝缘子人工污秽试验

为解决天广直流换流站高压直流设备多次出现污闪情况的问题,对直流换流站隔离开关支柱绝缘子在盐密为0.06mg/cm2、灰密为0.36mg/cm2的条件下进行了直流人工污秽试验,得到了隔离开关支柱绝缘子在该污秽条件下的50%污闪电压,并观察了支柱绝缘子在不同电压下的污秽放电现象。结果表明,为保证隔离开关支柱绝缘子不发生污秽闪络,应采取相应的措施,如在污秽较严重(测量盐密>0.033mg/cm2)时进行清扫、水冲洗或涂刷RTV涂料等。     

变电站高压支柱瓷绝缘子缺陷问题分析

咸宁供电公司、十堰供电公司和黄冈供电公司5座220 kV变电站的220 kV管母支柱瓷绝缘子的超声探伤检测中,分别发现多处重大缺陷,针对上述检测到的问题产生的原因进行了分析,并针对性地提出了防止类似缺陷的措施.     

220kV变电设备带电水冲洗清洗效率试验研究

清洗效率反映了带电水冲洗对绝缘子污秽清洗的洁净程度,国内外对220 k V变电设备带电水冲洗清洗效率研究较少。为此,对220 k V变电设备带电水冲洗盐密和灰密清洗效率开展了系统试验研究,针对3 mm直径喷嘴4枪配合的冲洗方法,研究了典型设备绝缘子在不同冲洗角度和不同污秽度等级下的清洗效率。试验研究结果表明:以绝缘子上/下表面盐密小于a级或盐密/灰密残余比例小于10%计,以3 mm直径喷嘴4枪配合冲洗e级污秽度隔离开关支柱、TV瓷柱和TA瓷柱总冲洗时间不超过51 s,总用水体积不超过137 L;随着设备直径增大,冲洗干净所需冲洗时间逐渐增大。冲洗角度为30°时,设备直径每增加10 cm,每5片伞裙冲洗时间需增加约1 s;冲洗角度越大,冲洗时间也应逐渐提高;不同污秽度等级下绝缘子冲洗时间相差较大,从c级到e级污秽度等级下,隔离开关支柱冲洗时间从7 s增加到17 s,TV瓷柱冲洗时间从25 s增加到38 s,TA瓷柱冲洗时间从30 s增加到51 s。该试验研究结果对于220 k V变电站带电水冲洗作业时间和冲洗洁净程度质量控制具有重要指导意义。     

500kV支柱绝缘子带电水冲洗技术特性的研究

本文通过大量500k V支柱绝缘子的带电水冲洗试验,探索水柱泄漏电流与水柱长度、水枪喷口直径、水枪压力、水电阻率的关系,结合变电站现场实际情况,提出500k V支柱绝缘子的带电水冲洗的试验条件;通过大量500k V支柱绝缘子带电水冲洗绝缘特性试验,归纳总结出绝缘子耐受电压与盐密度、水电阻率、冲洗角度和冲洗方式的关系。     

带电水蒸气冲洗35kV绝缘子串闪络电压的研究

绝缘子污秽清扫对保持电力设备外绝缘水平意义重大。针对现有污秽清扫方式的不足和节约用水的要求,笔者提出了带电水蒸气清洗绝缘子串污秽,对带电水蒸气清洗绝缘子串的部分系统安全问题进行了研究。通过测量35kV染污绝缘子串在高压水蒸气冲洗下和高温水蒸气、常温水雾环境中的闪络电压,分别模拟水蒸气柱无散花清洗绝缘子和水蒸气柱由于散花引起绝缘子污秽湿润对绝缘子串闪络电压的影响;绘制了3种试验情况下绝缘子串平均闪络电压随盐密(ESDD)的变化曲线。结果表明,即使在重污秽情况下,高压水蒸气冲洗绝缘子串的平均闪络电压高于35kV系统最高运行相电压,无过电压出现时可保证带电清洗的系统不闪络;水蒸气柱散花会降低绝缘子串闪络电压,现场带电清扫中应用适当喷头、调节清洗距离尽量减小水蒸气柱散花。     

利用光电电场传感器测量合成绝缘子的沿面场强

利用光电电场传感器对复合绝缘子表面场强的分布进行了测量,采用平行金属板对研制的电场传感器进行了工频标定实验,并测量了绝缘子棒身表面附近的轴向电场和伞裙下方的径向电场分布。对绝缘子和连接金属导体进行了建模,并利用边界元法计算了绝缘子表面场强的分布,计算结果和测量值基本符合。     

基于带电颗粒动态积污的绝缘子电场分布研究

为了研究带电污秽颗粒对绝缘子表面积污、电场分布的影响及空气域电晕放电现象,以FXBW-35/70绝缘子为研究对象,采用多物理场耦合有限元软件Comsol Multiphysics搭建了AC-DC、湍流、带电颗粒相互作用及颗粒运动的耦合风洞模型,进行了带电颗粒对绝缘子表面积污、电场和空气域电晕放电分布研究。结果表明：风速越大,迎风区积污速度快于其他区面;粒径增大时,迎风面积污严重,背风区积污很小,侧风区基本无变化;染污中迎风区伞裙表面的电位和电场畸变最为严重,背风区次之,染污后伞裙表面电位、电场有所缓和,迎风区较背风区严重;染污中,靠近高压端和低压端的一大一小伞裙周围空气域存在电晕放电风险,且在靠近高、低压端第一片大伞裙会发生电晕放电;染污后,靠近低压端的大伞裙根部1 mm范围、靠近高压端的整个大伞裙周围和小伞裙根部存在电晕放电风险。     

支柱瓷绝缘子表面缺陷的电场分析与检测

高压支柱瓷绝缘子断裂而引发系统断电及设备损毁在电力系统中并不罕见。文中在充分统计故障规律的基础上,确定了断裂易发生位置,并针对断裂发生前期出现的表面缺陷状态进行了三维有限元分析,得出其表面电场变化的规律性,并依据该规律性设计了相应的故障检测方法。最后,文中讨论了该方法的灵敏度及抗干扰能力。     

汕头地区变电站支柱绝缘子自然积污特性研究

为研究变电站支柱绝缘子自然积污特性,对广东省汕头供电局辖区内13个变电站进行了4年的自然积污试验,试验所用支柱绝缘子型号为GW4-110,取样时间选择每年10月至次年4月少雨季节,分别测量各个支柱绝缘子的每一个伞裙,然后取整串绝缘子等值盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)和灰密(non-soluble deposit density,NSDD)的平均值作为该测量点的污秽,结果表明各测点的测试结果存在差异,同一测量点每年污秽增长不同,ESDD和NSDD相比差距较大。经过分析,得到结论:绝缘子积污与地理位置、积污时间段有关,不同积污时间段、不同测量点所测得的污秽度各有差异;不同积污期间,支柱绝缘子表面ESDD的变化波动小,比较均匀,而NSDD变化分散性大;绝缘子表面NSDD累积速度大于ESDD累积速度;汕头供电辖区变电站污秽等级主要为b级和c级;运行中应关注各测量点的污秽变化情况,随时对个别重污秽区采取应对措施。     

高压开关柜支柱绝缘子污秽绝缘状态的试验研究及诊断

针对高压开关柜设备密封性能较差而易引发绝缘子表面污闪等问题,文中基于10 kV高压开关柜对不同条件下支柱绝缘子污秽状态展开了研究。首先,试验研究了实际运行电压下的泄漏电流,结果表明,无论是随着绝缘子表面污秽等级还是湿度等级的增加,泄漏电流基本都随之呈现指数增长的趋势;其次,加压实验结果表明,低中湿度下随着电压的增加,泄漏电流的负半周会首先出现放电脉冲,随着电压继续增加放电脉冲急剧增加,湿度越大增加趋势越明显。高湿度下由于污层干区不易形成,使得在泄漏电流正半周的放电发展更强,形成的放电通道虽少但路径较长足以贯穿整个绝缘子污层表面;最后,笔者以一个周期内的泄漏电流峰峰值作为污秽绝缘状态的表征参数,构建了表征不同绝缘等级的隶属函数,得到的结果能够良好地表征实际情况。     

绝缘子污秽成分分析与清洗剂去污机理研究

为深入了解高压绝缘子污秽的组成和带电清洗剂对高压绝缘子表面污秽的去除机理,对高压绝缘子表面污秽进行了扫描电镜、红外光谱、x-射线衍射、x-射线荧光光谱和离子色谱分析,用接触角法研究了污秽粘附于绝缘子表面的作用力,测定了带电清洗剂和高压绝缘子的表面张力(γ);通过杨氏和表面能方程,分别计算出粘附功Wa、铺展系数Sw/s和浸湿功Wi。研究结果表明,污秽与绝缘子表面之间为van der Waals引力,无氢键形成。带电清洗剂表面张力较小,Wa>Wi>Sw/s≥0,表明带电清洗剂能在被污染的绝缘子表面自发浸湿和铺展。在带电清洗剂的作用下,减小了污秽与绝缘子表面的van der Waals结合力,使污秽从绝缘子表面脱附下来。该研究对开发新的绝缘子带电清洗剂提供了实验与理论依据。     

合成绝缘子沿面电场计算与均压环优化设置的研究

介绍了计算合成绝缘子沿面场强的简化模型;在此模型的基础上,给出了利用二次插值有限元法计算合成绝缘子沿面电场的分布情况结果,并对不同安装参数下均压环对合成绝缘子沿面电场强度的影响进行计算研究,最终给出了不同电压等级下有效改善绝缘子电场分布的均压环推荐参数。