复合绝缘子的应用及运行中的问题

介绍了复合绝缘子的组成,阐述了复合绝缘子在应用中的主要问题,包括芯棒的脆断、水滴电晕老化,并给出了抑制芯棒脆断、电晕老化的措施.     

基于正交试验的复合绝缘子电晕老化特性

为研究气压、湿度及老化时间对硅橡胶复合绝缘子电晕老化过程的影响,首先构建气压、湿度可调的硅橡胶电晕加速老化试验平台,采用正交试验法开展了硅橡胶材料的电晕老化试验,对老化后的试样进行了热刺激电流(TSC)测试、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)测试。基于陷阱电荷量的极差结果表明:气压水平的变动对陷阱电荷量的影响最大,其次是湿度和老化时间;同时,通过TSC和SEM分析发现,低气压下,湿度越高,试样的陷阱电荷量越多,且老化时间越长,湿度的影响越显著;随着气压的升高,湿度对陷阱电荷量的贡献逐步减少,而与老化作用时间有关,老化时间越长,试样的陷阱电荷量越多。同时,通过TSC测试、SEM和FTIR测试得到的老化程度排序结果并不一致,而TSC测试结果能够更全面地体现由于材料物化缺陷而导致的电晕老化特性。因此,可将TSC测试结果作为老化程度的有效判据。     

高岭土染污硅橡胶电晕老化后的沿面闪络电压研究

为了研究染污复合绝缘子的电晕老化特性,选取复合绝缘子用高温硫化硅橡胶为研究对象,对高岭土染污硅橡胶试样进行不同湿度下的电晕老化,研究高岭土浓度、老化时间和湿度对硅橡胶电晕老化后闪络电压的影响。并结合老化试样的憎水性测试结果,分析了老化硅橡胶沿面闪络电压变化的原因。结果表明:由于受到污秽层被电晕放电产生的高能粒子击散程度的影响,环境湿度的增加会使染污硅橡胶老化后的憎水恢复性下降,闪络电压变化幅度较大;污秽浓度的增加会使老化硅橡胶的憎水恢复性下降,但污秽浓度和老化时间对闪络电压的作用主要受到污秽层是否含有可溶性盐的影响,盐分能够掩盖污秽浓度和老化时间对闪络电压变化趋势的影响。     

硅橡胶电晕老化热刺激电流特性的正交试验研究

为研究硅橡胶复合绝缘子电晕老化过程中多因素的作用,采用正交试验法开展了电晕电压、老化时间及相对湿度3个因素作用下硅橡胶材料的电晕老化试验,对老化后的试样进行了热刺激电流测试。采用极差分析法对试验数据进行分析,发现电晕电压水平的变动对陷阱电荷量的影响最大,其次是老化时间,相对湿度对老化程度的影响最小;而采用方差分析法可知:电晕电压和老化时间对试验指标具有显著影响,且电晕电压的影响显著性较老化时间大,相对湿度的影响最不显著。     

复合绝缘子电晕加速老化试验研究

为研究电晕对复合绝缘子老化性能影响,采用针-板电极模拟不均匀电场环境,以硅橡胶片材作为高温硫化硅橡胶展开试验.结果表明,电晕老化对材料表面具有一定的破坏,是造成材料憎水性下降及暂时性丧失的主要原因,温度越高,硅橡胶憎水恢复越快,恢复后憎水角越大;电晕造成材料拉伸强度和硬度有所下降,体积电阻率减小,介质损耗角增大、介电强度减小,电晕放电对电气性能影响较大.     

交流电晕老化对复合绝缘子体积电阻率-温度特性的影响

硅橡胶材料作为复合绝缘子外绝缘基材,其体积电阻率和温度之间存在一定关系,老化可能会对这一特性产生影响。为此以硅橡胶基材作为研究对象,对试样进行不同时间的交流电晕老化,并利用研制的体积电阻率测试系统进行不同温度下的体积电阻率测试。同时结合傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析,探究了交流电晕老化对复合绝缘子的体积电阻率-温度特性(Tv?1ln?)的影响,并以此定性评估试样受电晕老化程度。试验结果表明:随着交流电晕老化时间的增加,复合绝缘子材料的Tv?1ln?线性相关度逐渐降低,且低温区域范围内(293~313 K)此种变化更为显著,所受电晕老化程度加深;交流电晕作用导致材料表层Si—O键小分子的大量生成,对内层也产生一定程度破坏,这些小分子影响了低温区段下材料的体积电阻率特性;随着温度的升高,高分子链段运动加剧且材料内部运动空间扩大使得高分子作用重新主导导电机理,线性关系恢复。     

直流预电压对绝缘子外绝缘特性影响的研究

在直流预电压作用下 ,采用叠加操作电压对合成绝缘子、瓷绝缘子、支柱绝缘子外绝缘特性的变化进行了比较 ,发现由直流电晕引起的表面电荷影响绝缘子表面电场分布 ,从而影响其绝缘性能。在正极性操作电压作用下 ,正流注预电晕可降低外绝缘性能 ,负流注电晕可提高外绝缘性能     

电晕强度对HTV硅橡胶陷阱特性的影响

高温硫化(HTV)硅橡胶因具有优异的憎水性、憎水迁移性、憎水恢复性及其它显而易见的优越性而被广泛用作电力系统中合成绝缘子的外绝缘材料。为此,采用热刺激电流(TSC)技术对HTV硅橡胶在不同电晕强度老化后的陷阱特性进行了系统的试验研究,同时观测了硅橡胶在相应老化阶段表面形态的变化。试验结果表明,在不同的老化阶段,硅橡胶的陷阱特性变化呈现出不同的特点。随着电晕强度的增加,陷阱电荷量总体上呈增多趋势;在电晕作用时间较短时陷阱能级随电晕强度的增加而产生较小的变化;在电晕作用时间较长时,陷阱能级在电晕强度达到一定值时将被加深,之后随电晕强度的增加而逐渐变深。结合硅橡胶的扫描电子显微镜(SEM)结果,分析可知,电晕强度及电晕作用时间通过影响轰击硅橡胶表面的带电粒子的能量和持续时间,对其表面形态产生作用,进一步地引起硅橡胶陷阱分布特性的变化。     

合成绝缘子材料的TSC试验研究

通过采用热刺激电流法对合成绝缘子材料进行热刺激电流(TSC)的探索性对比测试,力图探索热刺激电流法在评价合成绝缘子特性中的应用可能性.文中对比了同一厂家的两批合成绝缘子试样的TSC特性,初步的试验发现,新旧合成绝缘子之间的TSC测试结果是明显不同的,结合试样的憎水性试验以及微观结构的分析,表明TSC测试结果在一定程度上能够与合成绝缘子材料的老化联系起来.通过深入系统的研究合成绝缘子的TSC特性和合成绝缘子材料的老化特性之间的关系,将能够为合成绝缘子老化特性及老化程度的评价提供新的方法.     

直流预电压对绝缘子外绝缘特性影响的研究

在直流预电压作用下 ,采用叠加操作电压对合成绝缘子、瓷绝缘子、支柱绝缘子外绝缘特性的变化进行了比较 ,发现由直流电晕引起的表面电荷影响绝缘子表面电场分布 ,从而影响其绝缘性能。在正极性操作电压作用下 ,正流注预电晕可降低外绝缘性能 ,负流注电晕可提高外绝缘性能     

大气环境对合成绝缘子的憎水性影响分析

通过模拟不同的气候条件,试验分析了大气环境中影响合成绝缘子憎水性的各种因素,结果表明:分离水珠影响了硅橡胶表面的电场分布,局部小电弧导致了硅橡胶表面憎水性能的下降;合成绝缘子的憎水性随污秽层等值盐密的升高而降低,随污秽层附着时间的增长而增强,且酸性物质对合成绝缘子憎水性的影响较碱性物质影响小;低温特别是覆冰条件下,合成绝缘子的憎水性将减弱甚至丧失;随温度的升高,小分子聚合物挥发速度加快,硅橡胶的憎水性能越强,其老化速度加快。     

Effect of long-term corona on non-ceramic outdoor insulator housingmaterials

The influence of long-term corona on the degradation of non-ceramic composite insulator (NCI) housing materials was studied. Polymer samples were obtained from full-scale NCI, employing three different housing materials, namely silicone rubber, ethylene propylene diene monomer rubber and a blend of EPDM with silicone rubber. The effect of relative humidity and externally applied mechanical stress as acceleration factors was assessed. Several modes of degradation were observed, namely, cracking, roughening, and discoloration. In general the severity of degradation increased with the relative humidity level and application of mechanical stress. Periodic monitoring of corona discharge magnitude and pulse repetition rate allowed for a simplistic computation of the energy needed for initiation of surface changes. A comparison of these calculated values with expected conditions in the field was made, It is postulated that even under severe operating conditions over a period of many years, degradation of the housing materials evaluated due to water droplet corona is highly unlikely     

紫外成像法检测支柱绝缘子的破损缺陷

绝缘子的破损是一种常见缺陷,会影响绝缘子的绝缘性能。特别是线路上运行的绝缘子破损时,可能会导致线路绝缘水平下降,严重时甚至引起电网事故。但传统线路巡检手段难以检测出这一缺陷。笔者采用新兴的紫外成像检测手段,对110kV线路悬式瓷绝缘子串、瓷支柱绝缘子和硅橡胶复合绝缘子含破损缺陷的情况进行人工模拟,观测了不同环境条件下不同破损程度的绝缘子在破损位置不同时的紫外图像。试验结果表明,紫外成像仪作为一种逐渐得到推广的新型线路巡检设备,能有效地检测到部分绝缘子的破损缺陷,从而达到对线路早期故障进行预防的效果。     

复合绝缘子内部缺陷的超声相控阵检测研究

为消除复合绝缘子内部缺陷对电网运行安全造成的隐患,针对小管径复合绝缘子缺陷检测,提出了一种基于超声相控阵的柔性水囊耦合检测方法。该方法采用硅橡胶薄膜与耦合装置实现了良好超声耦合,分别对平面硅橡胶、复合绝缘子护套与芯棒进行了检测实验。实验结果表明,对平面硅橡胶线性扫描优于扇形扫描,能够检测到0.8 mm的微小缺陷,为复合绝缘子伞群超声缺陷检测提供了新方法。对复合绝缘子护套和芯棒,扇形扫描优于线性扫描,护套最小可检测缺陷尺寸达到0.8 mm,芯棒达到1 mm,为复合绝缘子的在线检测提供了可能。     

Quantification of corona discharges on nonceramic insulators

This paper attempts to establish a correlation of the visual images of corona obtained from a camera with discharge magnitude measured with conventional partial discharge equipment. A linear relationship is shown between the transformed image parameters and the discharge magnitude, thereby providing a means for quantifying corona observations made during routine maintenance inspections, of insulators from ground. Different insulator designs using silicone rubber (SIR) and ethylene propylene diene monomer (EPDM) housings were examined. The effect of fog has been examined by performing experiments inside a fog chamber. It is shown that this information can be used along with the corona degradation characteristics of housing materials to identify discharge patterns that can pose problems to the integrity of the insulator.     

硅橡胶复合套管用FB-PRTV修复后性能分析

硅橡胶复合材料因具有重量轻、优异的耐污性能和防暴性能,硅橡胶复合材料被广泛应用在互感器、断路器及套管等电气设备中.但硅橡胶在表面放电、电晕放电等因素影响下易老化.部分硅橡胶复合套管在运行一定年限后由于环境、电应力和机械应力作用,会出现表面憎水性减弱,伞套脆化、粉化、开裂等劣化现象,最终导致电气绝缘性能下降,易导致高压设...     

高压输电线路硅橡胶防鸟罩抗风性能及结构优化研究

高压输电线路硅橡胶防鸟罩可有效避免鸟粪滴落引起的绝缘子串闪络故障,但在强风下很可能发生撕裂。为研究不同电压等级输电线路硅橡胶防鸟罩的抗风性能,采用有限元仿真软件ANSYS Workbench对绝缘子周围流场进行仿真分析。设计了一种具有金属骨架结构的新型硅橡胶防鸟罩并仿真分析不同规格尺寸的新型防鸟罩对线路绝缘子附近空间电场的影响。结果表明:随着伞裙直径的增加,硅橡胶防鸟罩所受的风压增加,在伞裙边缘形成的弯矩也相应增大,更易出现大幅度摆动,在大风作用下易发生伞裙撕裂。新型硅橡胶防鸟罩对绝缘子低压端局部场强分布具有改善作用,能满足输电线路防鸟害技术需求。     

Impact of corona on the long-term performance of nonceramic insulators

A majority of nonceramic insulator (NCI) application is under relatively clean conditions where leakage current may be nonexistent. Occurrence of corona for long periods of time on NCI operating under relatively clean conditions is possible due to localized high electric field (E-field) brought about by design and manufacturing deficiencies. Therefore, resistance to corona-induced degradation of NCI housing materials is an important factor that impacts NCI long-term reliability, and is the focal point of this paper. Two sources of corona have been investigated: corona from a metal electrode, and corona from water droplets. Field inspections were performed on 230 and 500 kV insulators to demonstrate the existence of corona even under relatively clean and dry conditions. Three commonly used NCI housing materials, namely high temperature vulcanized (HTV) silicone rubber (SIR), ethylene propylene diene monomer (EPDM) and a blend of EPDM and silicone polymer were evaluated in the laboratory. In addition, housing materials from several insulators removed from the field were analyzed. Data gathered from electrical and physicochemical analyses show that corona induced degradation is dominantly due to a combination of electro-chemical reactions rather than thermal effects.     

不同伞形结构复合绝缘子的交流污闪有效爬电距离

为得出高海拔、低气压下污秽地区不同伞形结构复合绝缘子的爬电距离有效利用率,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及一张硅橡胶平板开展了污闪试验研究。根据真实复合绝缘子的污闪梯度与硅橡胶板的污闪梯度之比,可求得复合绝缘子的爬电距离有效利用率k。根据k及爬距与干弧距离之比(δCF系数),可计算得到电弧中间隙电弧的比例k1。分析了复合绝缘子污闪过程中k、k1的影响因素。结果表明,大小伞形δCF系数为3.55的复合绝缘子在海拔不超过2 500 m时爬电距离的利用率较高,当海拔升高到4 000 m时,大小伞形δCF系数为3.27的复合绝缘子具有较高的爬电距离有效利用率。爬电距离有效利用率与与盐密、气压均呈幂指数关系。     

交流电晕对硅橡胶材料憎水性的影响

采用针-板电极研究交流电晕对硅橡胶材料憎水性的影响。研究发现作用电压、表面污秽状态、相对湿度等因素都会影响电晕条件下的硅橡胶材料憎水性丧失和恢复特性。交流电晕使清洁试片憎水性丧失迅速，但憎水性恢复缓慢，一般憎水性恢复需要10h以上；而染污试片憎水性丧失相对较慢，憎水性恢复较快，一般憎水性丧失需要6h以上。研究证实，IEC62217中的复合绝缘子多因素试验对硅橡胶材料憎水性丧失和恢复的过程考虑不够充分，需要进一步研究改进。