复合绝缘子自然污秽与人工污秽试验的等价性分析

为了研究实际高海拔条件下复合绝缘子自然污秽与人工污秽试验的差异,给高海拔地区直流输电线路的外绝缘设计提供参考,在高海拔条件下,对绝缘高度为1.9m、伞形结构为一大一小的复合绝缘子进行不同附灰密度、不同污秽分布以及盐的不同成分的人工污秽试验,揭示灰密、污秽分布和盐的成分等因素对复合绝缘子直流污闪特性的影响。试验发现,盐密一定、灰密≤1.0mg/cm2的条件下,灰密修正系数与附灰密度成负幂函数关系;灰密一定的条件下,污闪电压随污秽分布不均匀程度的增加而增加;盐密一定的条件下,盐种类的修正系数与CaSO4贡献率成指数关系。因此,在估算自然污秽条件下复合绝缘子的直流污闪电压及实际工程外绝缘配置时要充分考虑这些因素的影响。     

换流站支柱绝缘子在高海拔地区的污秽外绝缘特性

支柱绝缘子作为换流站必不可少的绝缘配件,研究其外绝缘性能有重要意义。为此,总结了国内外关于换流站支柱绝缘子的污秽外绝缘特性研究工作,并结合我国特高压直流输电工程面临的特有技术问题,在实际高海拔地区对特高压直流全尺寸支柱绝缘子试品进行了人工污秽试验研究。试验分别得到了瓷和复合2种材质的换流站支柱绝缘子在不同污秽度条件下的50%污耐受电压曲线,并与相同污秽度条件下的污雨闪电压进行了对比,最后将该试验结果与不同单位的研究成果进行了比较。研究表明:直径及伞形结构对支柱瓷绝缘子的污闪特性有明显影响;支柱绝缘子的污闪电压与串长近似呈线性关系;支柱绝缘子的污雨闪电压高于其相同污秽条件下的污闪电压,因此支柱绝缘子的外绝缘设计应以污闪电压为主。     

高海拔地区±800kV复合支柱绝缘子直流污闪特性

为给特高压直流变电外绝缘设计提供试验依据,在实际海拔1970m条件下对4种复合支柱绝缘子和2种瓷支柱绝缘子进行了恒压升降法直流污闪试验,研究了高海拔条件下盐密、灰密以及绝缘子材质和几何形状等因素对其直流污闪特性的影响。结果表明,污闪电压随盐密、灰密的增大而下降,并分别符合幂函数关系;盐密与灰密对污闪电压的影响相互独立;用最小二乘法可以得到给定结构绝缘子的直流污闪电压计算公式。比较不同绝缘子的污闪特性表明,复合支柱绝缘子直流污闪特性优于瓷支柱绝缘子,单位绝缘高度直流污闪电压随芯棒直径增加而减小。以上结果可为我国高海拔地区直流输电外绝缘配置的选择和设计提供参考。     

高海拔直流线路大吨位绝缘子配置方法研究

为给中国高海拔地区特高压直流输电工程外绝缘设计提供参考,该文在1 970 m实际高海拔条件下,以10片/串大吨位钟罩型瓷绝缘子XZP1-300为试品(染污采用固体污层法),采用恒压升降法,在人工雾室中对大吨位绝缘子外绝缘配置方法进行系统研究。试验结果表明：灰密为1.0 mg/cm2条件下,50%闪络电压与盐密大小满足幂函数关系;盐的种类、上下表面污秽分布及灰密大小对直流污闪电压影响较大,沿绝缘子串轴向污秽分布不均匀的影响相对较小,并分别给出上述各因素对污闪电压影响的修正系数。以此为基础,对外绝缘配置公式的应用方法进行了说明,该公式可用来估算自然污秽和人工污秽试验中污闪电压值,并可作为高海拔地区特高压直流输电线路外绝缘设计的参考。     

迎背风不均匀污秽下支柱绝缘子直流污闪特性

运行情况表明,在单向风或一定地形条件下,支柱绝缘子表面污秽呈现迎背风不均匀分布进而影响其闪络特性,但国内外对此研究甚少。以典型支柱绝缘子为例,对其开展了迎背风不均匀染污下的直流污闪试验,分析了迎背风不均匀污秽对闪络电压和闪络过程的影响,仿真分析其表面泄漏电流密度,最后对闪络电压进行了校正。研究结果表明:与均匀污秽相比,支柱绝缘子迎背风不均匀污秽下的直流闪络电压Uave会降低;降低程度与迎/背风面盐密比m和背风面面积占比k都有关系,且m对Uave的影响程度大于k;迎/背风不均匀污秽和盐密(salt deposit density,SDD)对支柱绝缘子直流污闪电压的影响是相互独立的;局部放电和电弧大多产生在背风面,并且背风面的小伞下表面更容易产生局部电弧;迎背风不均匀污秽下支柱绝缘子闪络电压校正满足U=aSDD-b[1+c×l og m]关系,c值在0.12～0.22之间且与k值有关。     

高海拔直流场设备污秽性能试验研究

直流设备的污闪问题已很突出，而高海拔地区因空气密度低而导致绝缘子污闪电压进一步下降，因此对高海拔低气压条件下直流设备的污秽外绝缘性能进行试验研究很有必要。章给出了污秽绝缘子污闪电压和大气压的关系及直流电压下的特性指数n，介绍了原有低海拔人工污秽试验和新近在不同气压下完成的直流支柱绝缘子人工污秽试验结果．提出了对高海拔换流站直流场户外设备外绝缘进行海拔修正的意见。     

天广直流输电工程换流站直流场外绝缘评估

为解决天广直流输电工程换流站直流场外绝缘的放电问题,根据两端换流站直流场设备的外绝缘配置情况及2002～2005年度污秽度测量结果,通过人工污秽试验方法评估了两站直流场设备的外绝缘运行状况。结果表明,广州换流站直流场外绝缘已明显不足,当有效盐密系数取0.76时,直流场隔离开关支柱绝缘子的闪络概率>50%,直流场母线支柱绝缘子表面的高压端偶尔可见很短的局部电弧,直流套管爬距和高度接近有效盐密系数为0.48时的所需值,而小于有效盐密系数为0.76时的所需值;天生桥换流站直流场外绝缘配置尚有一定裕度。2005年广州站直流场喷涂RTV至今外绝缘运行状况良好,建议对天生桥站出现雨闪的套管加装增爬裙。     

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。     

高压开关柜内支柱绝缘子污闪问题研究

通过人工染污方法制造污秽试样,并对污秽试样进行充分湿润后进行加压试验,分析不同盐密、灰密对瓷支柱绝缘子污闪电压的影响,最后基于支柱绝缘子污闪故障案例,提出防支柱绝缘子污闪措施。     

高海拔特高压并联绝缘子的直流污闪特性

为给已建成的±800kV特高压直流输电线路提供运行维护指导,并为拟建设的直流特高压线路的外绝缘设计提供参考,研究了双串并联绝缘子在高海拔特高压条件下的污闪特性。选用大吨位瓷绝缘子XZP-300和1大1中4小复合绝缘子作为试品,重点研究了在实际海拔2 100m条件下的双串并联绝缘子人工污闪试验电压的概率分布特性,分析了双串并联与单串悬挂绝缘子污闪特性的差异,研究了边缘间距对双串并联绝缘子污闪特性的影响。结果表明,在高海拔条件下,采用升降法获得的双串并联悬挂的瓷和复合绝缘子污闪电压值均满足正态分布;当盐密在0.03～0.2mg/cm2范围内时,双串并联瓷绝缘子的单片绝缘子污闪电压范围为19.6～5.8kV,低于单串的20.5～6.9kV;当盐密在0.05～0.2mg/cm2范围内时,双串并联复合绝缘子的单位绝缘子高度污闪电压范围为105.6～38.7kV/m,低于单串的109.9～43.1kV/m,;当边缘间距>20cm时,边缘间距值的变化对双串并联绝缘子污闪电压的影响不显著。     

高海拔直流输电线路长串绝缘子污闪特性

随着直流输电工程在西部地区不断开工建设,高海拔地区的直流输电线路的外绝缘特性成为亟待解决的问题,而如何对直流长串绝缘子污闪电压进行海拔修正仍没有形成统一的认识.为此,开展了不同海拔高度下直流长串绝缘子污闪耐压试验并建立了直流长串绝缘子污闪模型.模型计算了绝缘子在不同海拔高度和不同污秽度下的污闪电压,并与试验结果进行了对比分析,试验结果验证了模型的适用性.由试验结果得出了污闪电压与气压可用线性关系表示,推荐了在附盐密度（salt deposit density,SDD）为0.05,0.1 mg/cm2两种典型污秽度时绝缘子的气压特征指数（n）.     

穆家换流站交、直流系统外绝缘积污特性研究

针对±500 kV穆家换流站交、直流系统绝缘子表面积污情况的研究,选取8个测试点进行污秽度测试。得到该站投运1年来交、直流系统的积污特性;直流户内场地积污较轻,直流户外场地积污秽最重,最大可达0.19 mg/cm2(绝缘子表面喷涂PRTV)。交流场地年度盐密0.14 mg/cm2(绝缘子表面喷涂PRTV)。     

高海拔地区复合绝缘子的直流耐污性能

为了对实际高海拔下复合绝缘子耐污性能(污闪和污雨闪)及其影响因素进行系统研究,在高海拔(1970m)地区,对影响复合绝缘子直流污闪特性的因素,如盐密、灰密、盐成分和污秽上下表面分布等进行了系统研究,同时对直流污雨闪性能受盐密和淋雨量的影响进行了对比试验。试验发现,直流污闪电压与盐、灰密均呈负幂函数关系,盐、灰密越大,直流污闪电压越低;复合绝缘子直流污闪电压随着盐混合物中CaSO4所占比例的增大而升高;污秽上下表面分布越不均匀,污闪电压越高。同时,盐密对直流污雨闪电压的影响亦符合负幂函数关系;污雨闪电压随淋雨量的增大而降低。该结果可直接作为高海拔地区直流输电工程外绝缘设计的试验参考。     

污秽不均匀度对XP-160绝缘子串交流闪络特性的影响

实际运行中的绝缘子上/下表面的污秽分布并不是均匀的,因此对不均匀污秽下绝缘子的污闪特性进行了研究。通过对7片XP-160标准瓷绝缘子串在污秽分布不均匀时的交流闪络特性进行试验,得到了不同盐密、不同污秽不均匀度(上、下表面盐密比,T/B)下的绝缘子串闪络特性。对不同污秽不均匀度下表面污层电导和泄漏电流与绝缘子串污闪电压的关系进行了分析,结果表明:盐密和污秽不均匀度对绝缘子串的污闪电压都有影响,且两者的影响互相独立;绝缘子串的污闪电压会随着T/B的减小而增大;7片XP-160绝缘子串的污闪电压(Uf)与附盐密度(ρSDD)、T/B分别满足幂函数和对数函数关系,通过数据拟合得到污秽影响特征指数b及不均匀污秽下修正系数C分别为0.365和0.501;不均匀污秽下,绝缘子表面污层电阻增大是导致XP-160绝缘子串交流污闪电压提高的主要原因。     

±800 kV楚穗特高压直流线路复合绝缘子自然积污特性

为研究特高压直流线路复合绝缘子积污特性以指导线路外绝缘配置,于2013—2014年采集了±800 k V楚穗特高压直流线路复合绝缘子表面污秽,分析其污秽等值盐密等级分布,研究线路整体积污程度,以及直流极性、沿串部位分布等造成的积污差异。数据表明:832个污秽样本中,等值盐密最大值为0.192 9 mg/cm2,最小值为0.000 7 mg/cm~2,76%样本等值盐密0.025 mg/cm~2;相同积污条件下,直流极性不影响复合绝缘子整体积污程度;大部分复合绝缘子表面污秽呈两端重、中间轻的分布规律;大小伞裙交叉布置时,小伞裙等值盐密明显大于大伞裙;54.8%的伞裙上表面污秽盐密值大于或等于下表面,与玻璃或陶瓷绝缘子规律不同。±800 k V楚穗特高压直流线路整体污秽较轻,现有的复合绝缘子配置合理。     

±800kV特高压宾金直流悬式及支柱绝缘子自然积污特性EI北大核心CSCD

为研究特高压直流输变电设备外绝缘积污特性,利用特高压直流宾金线和金华换流站设置带电、不带电绝缘子污秽测点,经过1a完整积污后,对试验绝缘子上、下表面盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、灰密(non-soluble deposit density,NSDD)进行了测试、分析,结果表明,特高压直流电场显著加剧高电位绝缘子积污,宾金线带电绝缘子盐密、灰密分别为不带电绝缘子相应值的1.52、1.86倍;金华换流站被测支柱绝缘子高压端盐密、灰密分别是其中部、低压端均值的1.45、1.27倍;电压极性对悬式、支柱绝缘子积污均无显著影响;与站内复合支柱绝缘子相比,悬式绝缘子上、下表面积污差异更为显著。     

±800kV特高压宾金直流悬式及支柱绝缘子自然积污特性

为研究特高压直流输变电设备外绝缘积污特性,利用特高压直流宾金线和金华换流站设置带电、不带电绝缘子污秽测点,经过1a完整积污后,对试验绝缘子上、下表面盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、灰密(non-soluble deposit density,NSDD)进行了测试、分析,结果表明,特高压直流电场显著加剧高电位绝缘子积污,宾金线带电绝缘子盐密、灰密分别为不带电绝缘子相应值的1.52、1.86倍;金华换流站被测支柱绝缘子高压端盐密、灰密分别是其中部、低压端均值的1.45、1.27倍;电压极性对悬式、支柱绝缘子积污均无显著影响;与站内复合支柱绝缘子相比,悬式绝缘子上、下表面积污差异更为显著。     

玻璃绝缘子人工污秽模拟自然污秽试验方法研究

尽管国内外进行了许多研究,绝缘子的自然污秽试验和人工污秽试验的等价性始终没有得到较好的解决,自然污秽试验比人工污闪试验得到的污闪电压略高。文中进行了玻璃绝缘子串的自然污秽试验和人工污秽试验,以污闪电压为等价指标,研究了按盐密、灰密涂污时的不同涂污方式对人工污秽试验模拟自然污秽效果的影响。并在此基础上,研究了按盐成分涂污和按表面电导率涂污2种不同涂污方法对污闪电压的影响,以寻找与自然积污绝缘子污闪电压最接近的涂污方式。试验结果表明,按盐密、灰密涂污时,直接按整体盐灰密涂污最方便,按表面电导率涂污污闪电压最接近自然污秽污闪电压,按盐成分涂污次之。最后,为了分析人工污秽试验与自然污秽试验污闪电压不同的原因,进一步探究了盐成分以及污秽分布对绝缘子污闪电压的影响。     

复合绝缘子污闪与冰闪特性及临界闪络电流研究

绝缘子的电气特性是进行输电线路外绝缘设计的关键参数之一,其临界闪络电流对绝缘子的状态评估和闪络预警有着重要的作用。以FXBW-110/100型复合绝缘子为试品,在人工气候室对该绝缘子进行了人工污秽试验和人工覆冰试验。试验结果表明：复合绝缘子污闪和冰闪电压随着绝缘子表面盐密的增加而降低,冰闪和污闪电压与盐密均满足负幂指数关系,覆冰条件下的污秽特征指数与污秽无覆冰状态下的特征指数相差不大,可将覆冰视为一种特殊形式的污秽;在相同污秽条件下覆冰复合绝缘子的闪络电压比未覆冰的闪络电压低,随着覆冰厚度的增加,绝缘子闪络电压进一步降低;复合绝缘子污闪和冰闪的临界闪络电流与盐密满足幂指数关系,污闪和冰闪的临界闪络电流均随着绝缘子表面的盐密的增加而增加,在相同污秽条件下覆冰绝缘子的临界闪络电流比未覆冰的临界闪络电流更大。     

高海拔地区特高压换流站大尺寸复合支柱绝缘子直流污闪特性

在海拔2 100m的国家特高压工程实验室,采用恒压升降法全面深入地研究了一大一小和一大两小伞形、6.25m(5支串联组成)绝缘高度的两种大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性。试验表明:一大两小伞形大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性优于一大一小伞形;大尺寸试品的直流污闪电压与盐密、灰密均成幂函数关系,盐密对U50%的影响程度明显大于灰密;与短串试品相比,盐密对大尺寸试品的影响较大;随着上、下表面污秽比的增大,大尺寸试品直流污闪电压增加不超过10%;在绝缘高度6.25m范围内,直流污闪电压与复合支柱绝缘子串长呈良好线性关系,但由于试验数据存在一定的分散性,大尺寸试品线性推导值和试验值相差约15%;大尺寸试品的紫外放电光子数大于短串,同时,受污秽不均匀分布的影响,大尺寸试品的中、下部紫外光子数稍大于上部;大尺寸试品的中、下端电弧桥接现象剧烈,电弧大范围跨接更为明显。