复合绝缘子在±800 kV特高压直流工程中的应用研究

我国±800kV特高压直流输电工程面临着高海拔和重污秽等问题。复合绝缘子即使在憎水性完全丧失的条件下,其污闪电压仍然比同等污秽度下瓷和玻璃绝缘子串的污闪电压高出很多,因此在±800 kV特高压直流输电工程中使用复合绝缘子是必要且可行的。在应用过程中应考虑并解决高海拔强紫外线辐射所带来的伞裙护套老化、大吨位复合绝缘子的长期可靠性以及高压端电场分布等技术问题。     

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。     

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。     

高海拔地区大吨位绝缘子直流污闪特性研究

为了研究实际高海拔条件下大吨位瓷和玻璃绝缘子染污放电特性,给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘设计提供参考,在实际海拔1970 m条件下,利用±250 kV直流污秽试验电压,采用恒压升降法,对大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了详细研究。试验结果表明:大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性相差不大;盐的种类、灰密大小及污秽分布情况对大吨位瓷绝缘子直流污闪特性影响较大;伞形对绝缘子表面电弧发展特性影响较大,使得不同伞形绝缘子的直流污闪电压差别较大。因此,在高海拔地区特高压线路外绝缘选型和设计中要充分考虑这些因素的影响。     

高海拔特高压线路绝缘子的直流污闪特性

为给高海拔地区特高压直流输电线路设计提供依据,在特高压工程技术（昆明）国家工程实验室（海拔2 100 m）进行了特高压直流输电线路绝缘子直流污闪特性的研究。选择瓷、玻璃和复合绝缘子作为研究对象,通过比较这三类绝缘子直流污闪特性得出如下结论：复合绝缘子的直流污闪电压明显高于瓷和玻璃绝缘子,采用复合绝缘子可以达到有效地缩短特高压输电线路绝缘子长度和节约建设成本的目的。     

复合绝缘子与瓷和玻璃绝缘子直流污闪特性比较

为满足我国特高压直流工程建设的需要，该文通过人工污秽试验，对3种超、特高压直流复合绝缘子短样及4种不同型式瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了比较分析。结果表明：复合绝缘子的污秽影响特征指数a为0.267~ 0.291，小于瓷和玻璃绝缘子；其沿面50%闪络电压梯度和爬电距离有效系数均高于瓷和玻璃绝缘子；复合绝缘子耐污性能优于瓷和玻璃绝缘子，污秽越严重，其耐污性能越明显；绝缘子伞裙结构和型式对其污闪特性有重要影响。     

±800kV特高压直流绝缘子可靠性分析

±800kV特高压直流工程在电气、机械、运行可靠性等方面对绝缘子提出了比1000kV特高压交流工程和±500kV超高压直流工程更高的技术要求。为评估我国±800kV直流绝缘子的可靠性,分析了我国±800kV直流盘形悬式、支柱和复合空心绝缘子的制造技术及发展水平,认为我国±800kV直流绝缘子的综合技术已达国际领先水平。评估了该技术和经济可靠性,认为盘形悬式瓷和玻璃绝缘子在经济性上具有可比性,但盘形悬式复合绝缘子更具优势;瓷、瓷复合化绝缘子在经济性上具有可比性,但瓷复合化绝缘子更具优势。为确保绝缘子的运行可靠性,建议非常轻和轻污秽等级的绝缘子悬垂"Ⅰ"串优先采用160~420kN双伞型瓷绝缘子,中和重污秽等级的绝缘子悬垂"Ⅰ"串优先采用复合绝缘子;还建议在结构高度约12m的支柱瓷绝缘子瓷件表面涂敷持久性防污闪涂料(PRTV)。     

高海拔地区直流输电线路外绝缘特性研究

为给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘的设计提供参考,在实际高海拔条件下采用恒压升降法详细研究了瓷、玻璃和复合绝缘子的直流污闪特性,其内容主要包括:不同悬挂方式和污秽分布情况对瓷绝缘子污闪特性的影响;2种大吨位玻璃绝缘子直流污闪特性的对比及550 kN玻璃绝缘子V串与I串污闪电压的比较;比较3类绝缘子直流污闪特性。试验结果表明:悬挂方式及污秽分布情况对瓷和玻璃绝缘子有较大影响;复合绝缘子的直流污闪特性明显优于瓷和玻璃绝缘子;爬电距离不是决定复合绝缘子直流污闪电压的唯一因素,合理优化复合绝缘子的伞裙结构可有效提高其单位绝缘高度的直流污闪电压。     

特高压直流复合绝缘子的电气线性特性试验研究

针对南方电网公司自主研发的±800 kV直流复合绝缘子样品,提出了全电压全尺寸污秽电气线性特性验证试验方案。介绍了南方电网公司在瑞典输电研究院(Sweden transmission research institute,STRI)完成的±800 kV直流复合绝缘子全电压全尺寸污秽电气线性特性验证试验的情况,试验结果表明,特高压直流复合绝缘子的污闪电压与绝缘子长度呈良好的线性关系,STRI实验室与国内试验数据具有良好的一致性。     

高海拔地区直流特高压大尺寸复合外绝缘污闪特性研究

在实际高海拔条件下,通过大量的人工污秽试验分别对大尺寸的特高压直流悬式复合绝缘子以及±800kV支柱复合绝缘子的直流污闪特性进行了研究,获得了两种特高压直流绝缘子的污闪特性曲线,人工污秽试验涉及的加压方式包括均匀升压法和恒压升降法。试验研究结果表明:利用均匀升压法所得悬式复合绝缘子的直流污闪电压普遍高于利用恒压升降法得到的结果;恒压升降法试验中支柱复合绝缘子的最大泄漏电流随着污秽度的增大而逐渐增大、达到最大泄漏电流的时长随污秽度的增加而逐渐缩短;通过紫外成像仪对大尺寸支柱复合绝缘子染污沿面放电过程的观测表明顶端一节绝缘子的局部放电最为严重;支柱复合绝缘子的直流污闪电压与串长符合良好的线性关系,而安装离地高度对支柱复合绝缘子的直流污闪电压影响不大。本文的工作丰富了高海拔地区直流特高压绝缘子外绝缘特性的研究,其结果可为高海拔地区特高压直流输电工程的建设、运行和维护提供理论与试验依据。     

±800 kV直流支柱复合绝缘子制造技术

特高压支柱复合绝缘子的研发是解决±800kv特高压直流输电工程中高海拔和重污秽等问题的方法之一。根据国内±800kV特高压直流输电工程对支柱复合绝缘子的技术要求,从大直径芯棒研制、整体真空注射、法兰胶装工装等方面介绍了特高压直流支柱复合绝缘子的制造技术。     

高海拔下特高压直流绝缘子的污闪特性

为了研究高海拔条件下±800kV直流输电线路用绝缘子的污闪特性,对不同类型的大吨位大盘径瓷和玻璃绝缘子,在不同污秽、不同气压条件下进行了系列的人工污秽试验,并对试验结果进行了分析。试验结果表明,随着海拔高度的升高,污秽绝缘子的闪络电压会有规律地降低。根据对不同绝缘子在常压以及高海拔条件下耐污闪性能的比较,提出了±800kV直流线路绝缘子选型建议。     

±1100kV线路长串盘形绝缘子污闪特性研究EI北大核心CSCD

特高压直流输电技术可实现远距离、大容量的能源高效配置,相较±800kV,±1100kV输电效率和输电距离可进一步提升,经济社会效益显著。±1100kV线路塔头尺寸受绝缘子串长的影响,可通过长串人工污秽试验得到的污闪特性确定。为保证±1100kV直流工程的安全性和经济性,应在±1100kV全电压、全尺寸以及不同并联间距等条件下开展人工污秽试验,获得污闪特性。特高压直流试验基地的±1400kV/2A特高压直流污秽电源解决了电源在最高输出电压和大电流负载时的电压稳定性问题。人工气候罐的污秽试验系统突破了超长尺寸试品污秽试验雾的均匀性控制问题。这两项关键技术使得±1100kV等级全电压、全尺寸试验具备条件。在此基础上,开展了串长最高至15.6m、全电压至直流1100kV、并联时不同串间距（500~1000mm）以及最高至6并联的多串并联的直流污闪试验。通过±1100kV全电压下的长串试验,获得了绝缘子串长、并联串间距、串形和污闪电压的关系。结果表明,串长和污闪电压在±1100kV以下范围内呈线性关系。±1100kV绝缘子双串或多串并联时,为保证串间不相互影响,建议串间距大于600mm。根据概率分析,大跨越在采用多串并联时需进行串长修正,并计算给出了不同条件下的修正系数。采用升降法,试验获得了±1100kV长串绝缘子在全电压范围内的串长和闪络电压关系,给出了并联串间距对污闪电压的影响,以及多串并联对污闪电压和外绝缘设计的影响,研究结果可直接应用于±1100kV线路外绝缘设计。     

±1100kV线路长串盘形绝缘子污闪特性研究

特高压直流输电技术可实现远距离、大容量的能源高效配置,相较±800kV,±1100kV输电效率和输电距离可进一步提升,经济社会效益显著。±1100kV线路塔头尺寸受绝缘子串长的影响,可通过长串人工污秽试验得到的污闪特性确定。为保证±1100kV直流工程的安全性和经济性,应在±1100kV全电压、全尺寸以及不同并联间距等条件下开展人工污秽试验,获得污闪特性。特高压直流试验基地的±1400kV/2A特高压直流污秽电源解决了电源在最高输出电压和大电流负载时的电压稳定性问题。人工气候罐的污秽试验系统突破了超长尺寸试品污秽试验雾的均匀性控制问题。这两项关键技术使得±1100kV等级全电压、全尺寸试验具备条件。在此基础上,开展了串长最高至15.6m、全电压至直流1100kV、并联时不同串间距(500~1000mm)以及最高至6并联的多串并联的直流污闪试验。通过±1100kV全电压下的长串试验,获得了绝缘子串长、并联串间距、串形和污闪电压的关系。结果表明,串长和污闪电压在±1100kV以下范围内呈线性关系。±1100kV绝缘子双串或多串并联时,为保证串间不相互影响,建议串间距大于600mm。根据概率分析,大跨越在采用多串并联时需进行串长修正,并计算给出了不同条件下的修正系数。采用升降法,试验获得了±1100kV长串绝缘子在全电压范围内的串长和闪络电压关系,给出了并联串间距对污闪电压的影响,以及多串并联对污闪电压和外绝缘设计的影响,研究结果可直接应用于±1100kV线路外绝缘设计。     

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。     

高海拔下不同伞形结构750kV合成绝缘子短样交流污秽闪络特性及其比较

为适应高海拔污秽地区750kV线路外绝缘选择的要求，在人工气候室内模拟高海拔气压条件对三伞五组合伞形和大小伞形结构的二种750kV合成绝缘子短样的污秽闪络特性进行了试验研究，分析了试品污闪电压和污闪梯度与伞裙结构的关系以及海拔高度或气压对污闪电压的影响。结果表明：合成绝缘子的污闪电压与伞裙结构有密切关系；在同样的最短干弧距离下，简单伞形结构的合成绝缘子具有更高的污闪电压和污闪梯度，对于伞形结构复杂的合成绝缘子，虽然其爬电距离提高了，但其污闪电压没有明显提高；高海拔下合成绝缘子的气压影响特征指数n大于瓷和玻璃绝缘子，并受伞裙结构形式、污秽程度的影响，且随着污秽程度增加，n逐渐减小，此外，染污方法和方式对n也有一定影响但不明显。     

±800 kV长串绝缘子污闪特性及绝缘子选择研究

对±800 kV直流输电线路上可能用到的几种典型大吨位绝缘子的污闪特性进行了系统的人工污秽试验研究。针对线路中可能用到的V型串及双I串并联结构,通过试验分析了它们对绝缘子串污闪电压的影响。结果表明,大吨位绝缘子的直流污闪电压与串长之间仍存在较好的线性关系,V型绝缘子串的污闪特性与I型串基本一致,可以直接使用I型串的试验结果,但并联绝缘子串间距对绝缘子串污闪特性存在显著影响,且串长不同时,并联绝缘子串间距对其污闪电压的影响效果不同。基于上述试验结果,并考虑了现场等值盐密与试验盐密的校正关系,给出了±800 kV特高压直流输电工程外绝缘参数计算和线路绝缘子选型的方法。     

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。     

特高压直流输电线路外绝缘设计和绝缘子选型

污秽外绝缘问题是我国直流特高压输电工程建设中最关键的技术问题之一。瓷和玻璃绝缘子已经不能满足我国特高压直流输电工程外绝缘的要求,复合绝缘子是解决该问题的必然选择。目前国内外虽然对复合绝缘子的直流污闪特性进行大量的研究,但对其人工污秽试验方法及输电线路绝缘子选型等外绝缘设计的一系列基础问题尚没有解决。为此提出了特高压直流输电线路外绝缘设计和复合绝缘子选型需要开展的研究,并对比了3种不同材料绝缘子的直流污闪特性,最后详细的论述了复合绝缘子伞裙结构的优化设计。