运行中110kV复合绝缘子电气性能变化分析

复合绝缘子具有优异的耐污闪性能使其在电力系统得以广泛应用,但其使用寿命、老化等仍是各国应用复合绝缘子十分关心的问题。文章以某电网运行中的110 kV线路复合绝缘子为例,对其运行不同年份下的电气性能、积污规律等进行对比分析和研究,结果表明：随着运行时间的增加,复合绝缘子的电气特性将逐渐变差;运行中的复合绝缘子表面的盐密与灰密的堆积速度不同;自然污秽的复合绝缘子污闪电压比人工污秽的污闪电压高;运行4~8 a后的复合绝缘 子仍具有较强的耐污性能和憎水性。     

500kV复合绝缘子运行特性分析

为分析500kV复合绝缘子的运行特性,从而为实验室评价现场运行复合绝缘子的特性和状态提供指导,对5支500kV交流和6支500kV直流复合绝缘子进行了研究,主要包括污秽度测量,憎水性测试、解剖试验、水扩散试验和水煮及陡波试验。在此基础上,比较了交、直流复合绝缘子的积污特性,分析了复合绝缘子劣化特性和运行年限的关系,讨论了不同检测方法的应用情况。结果表明,直流绝缘子比交流绝缘子积污严重,直流绝缘子积污量随运行年限增加显著增加,交流绝缘子无明显变化;劣化特性显著的绝缘子并不是运行年限最长的绝缘子;采用的几种检测方法均能很好地反映复合绝缘子某一方面的劣化特性。     

宁夏地区运行复合绝缘子自然老化特性及其影响因素分析

复合绝缘子的老化特性常通过实验室加速老化试验获得,但该方法很难模拟实际多样的复杂环境,且加速老化与自然老化的等效性有待进一步验证.本研究选取宁夏地区不同运行年限和运行环境的153支在运复合绝缘子开展多项试验,从硅橡胶材料理化特性、绝缘子电气特性和力学特性3个方面研究其自然老化规律.结果表明:运行年限、污秽度及污秽成分是影响硅橡胶材料老化的主要因素,化工污秽会加速材料老化;相同运行年限下,绝缘子电气和力学性能的劣化程度较硅橡胶材料理化特性的劣化程度低,在重污秽区运行超过15年的绝缘子芯棒还能保持较好的性能,芯棒与护套、芯棒与金具的交接处分别是绝缘子电气和力学性能的薄弱点;厂家配方和工艺是影响绝缘子自然老化的重要因素,低质量批次绝缘子可能出现集聚性性能退化.在复合绝缘子运维抽检中应重点关注重污秽区或化工污秽区运行年限长的绝缘子,并注意对同厂家批次出现性能集聚退化的在运复合绝缘子进行补充抽检.     

伞裙结构对110 kV复合绝缘子交流覆冰特性影响

输电线路覆冰引起的倒塔和绝缘子闪络事故严重威胁电力系统的安全运行,本文开展伞裙结构对110kV复合绝缘子交流覆冰特性影响的研究,建立110kV复合绝缘子覆冰及污秽共存状态下的电场计算模型,对其电场分布进行仿真计算,综合比较电场计算结果和覆冰闪络特性试验结果,提出能提高污秽覆冰复合绝缘子交流闪络电压的优化伞形结构,对覆冰区110kV输电线路复合绝缘子防冰闪改造有指导意义。     

复合绝缘子的5000h多因素试验及长期性能评价

随着特高压复合绝缘子的大规模应用和超高压复合绝缘子运行年限的不断增长,复合绝缘子的现场老化问题与长期性能评价方法成为亟待研究的问题。为此,根据对现场运行条件下硅橡胶复合绝缘子积污和憎水性变化过程的研究,在IEC多因素试验方法的基础上,加入了硅藻土污秽成分并调整了老化因素的时间安排,提出了复合绝缘子的"清华5 000h多因素试验方法"。在该试验方法下进行了5轮次的5 000h多因素老化试验后,成功模拟了复合绝缘子表面污秽积累过程和表面憎水性的丧失与恢复过程,重现了不同复合绝缘子憎水性下降、起痕与电蚀损、过流跳闸等现场老化失效模式。不同配方和配置的复合绝缘子的老化结果表明,硅橡胶复合绝缘子需要同时达到耐起痕和蚀损性能强、憎水性良好、爬电比距足够的要求,才能保证其在正常运行条件下的长期可靠性。     

运行条件对复合绝缘子红外光谱的影响研究

长期挂网运行的复合绝缘子往往不可避免地发生老化,造成绝缘子绝缘性能的下降。为研究复合绝缘子在不同运行条件下的老化状态,文中采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)分析运行于不同环境、不同电压等级具有不同运行年限的多支复合绝缘子,并对复合绝缘子伞裙典型官能团的变化情况进行研究。研究结果表明:重污区绝缘子表面积污程度相对较重,造成复合绝缘子伞裙表面Si-O-Si链和Si-CH_3链含量相对较低,其老化程度更严重。同时,通过数理统计的方法研究运行于不同电压等级的绝缘子Si-CH_3与Si-O-Si的对应吸收峰面积,结果表明,不同电压等级的复合绝缘子红外光谱吸收峰面积具有分散性,220kV绝缘子红外光谱基团的吸收峰面积明显小110kV的绝缘子,但整体上峰面积呈现随运行年限增大而变小的趋势。     

硅橡胶复合绝缘子运行寿命的试验研究

为评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全寿命,提高供电可靠性,从上海电网中实际运行的线路上,选取运行年限>10a的110kV硅橡胶复合绝缘子作为试验研究样品绝缘子,通过对其表面特性及工频和冲击电压的试验研究,并辅助硅橡胶材料的微观试验,分析和探讨硅橡胶复合绝缘子运行寿命特性、电气和机械性能的综合因子老化规律,评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全运行状态。研究结果表明:在硅橡胶材料表面特性正常的情况下,其工频和冲击电压试验的干、湿闪电压较接近并与外绝缘结构有关;当硅橡胶材料表面特性老化时,其干、湿闪络电压出现差值,表现出与材料表面特性有关。     

不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性研究

为准确评价不同运行条件下复合绝缘子伞裙老化特性,评估其运行性能,分别对运行年限不同、所处地区污秽等级不同、运行环境不同的复合绝缘子进行憎水性检测和傅里叶红外光谱分析,并通过热重分析进行验证。对比不同条件下复合绝缘子伞裙的红外光谱(特征官能团吸收峰)和热重曲线差别,明确了运行年限相对较长、处于重度工业污秽地区或大风沙尘地区的复合绝缘子老化程度较高,并据此给出了复合绝缘子的运维建议。     

架空输电线路绝缘子在典型鸟粪污染条件下的闪络特性

为研究架空输电线路绝缘子在鸟粪污染条件下的闪络特性,根据现场绝缘子串受鸟粪污染的典型形态和参数,提出了绝缘子串鸟粪类污秽试验的涂污形式,并考虑不同环境污秽程度,开展了110 kV、220 kV绝缘子串附加鸟粪模拟液的人工污秽试验,给出了不同条件下鸟粪污染绝缘子串的闪络电压。分析得出:在环境污秽度较轻的地区,110 kV线路采用9片普通型绝缘子串,220 kV线路采用15片普通型绝缘子串,均不会因鸟粪污染绝缘子表面导致污闪。试验结果为涉鸟故障原因分析和防治措施的选择提供了参考。     

±500kV直流输电线路绝缘子污秽沿串分布特性

为研究绝缘子串沿串积污特性及影响因素,深入进行复合绝缘子的自然积污特性的试验研究。文中对兴安±500 kV直流输电线路沿线具有代表性、典型性的运行绝缘子串制定人工污秽取样方案与实地取样,并对污秽样品进行处理研究,深入分析了不同绝缘子串材质与不同插花型式的绝缘子的污秽沿串的积污特性。研究表明:高压直流输电线路绝缘子串积污受自然落污与电场两方面作用,高压端盐密值要大于低压端;上表面污秽物盐密值不一定小于下表面;不同插花形式中,小伞裙的污秽度最大;合理的设计伞形结构对提高耐污性能有重要作用。研究成果可指导运行部门优化架空输电线路的外绝缘配置、制定运行维护策略。     

丧失憎水性的直流复合绝缘子耐污特性

通过人工污秽试验研究了丧失憎水性的复合绝缘子在直流电压下的污秽闪络特性,给出了两种憎水性状态下的复合绝缘子污闪电压,在憎水性完全丧失状态下时不同表面污秽度下的复合绝缘子50%闪络电压,文中还分析了表面污秽不均匀分布对污闪电压的影响。试验结果表明即使复合绝缘子完全丧失憎水性,其污闪电压较相同长度的瓷或玻璃绝缘子串高20%～50%。     

±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。     

特殊工业粉尘地区复合绝缘子自然积污特性研究

硅橡胶复合绝缘子具备机械强度高、防污闪性能优异、质量轻、运行维护方便等优点,在电网建设中应用广泛。在部分工业化工区,存在特殊工业粉尘污染,该类地区运行的复合绝缘子表面更容易积污,绝缘子表面在积污后憎水性显著降低,绝缘性能明显减弱。为研究特殊工业粉尘地区运行的复合绝缘子自然积污特性,文中对江苏某工业园区运行的复合绝缘子进行取样,使用污秽度与微观分析结合的方法对积污特性进行研究。结果表明,该地区运行的复合绝缘子普遍表面污秽度较重,污秽可溶物等值盐密(ESDD)数值较高,且污秽中存在的不溶灰分主要元素为碳(C)、氧(O)、硅(Si),含碳粉、二氧化硅(SiO 2)、氧化钙(CaO)等影响绝缘子表面导电性及吸水性的物质。文中所提方法能较好地揭示特殊工业粉尘地区的污秽特性。     

单双串110kV复合绝缘子工频闪络特性试验研究

对单串及不同悬挂方式的双串110 kV棒形悬式复合绝缘子进行了干、湿及丧失憎水性后的湿工频闪络电压试验。对双串复合绝缘子在憎水性丧失后湿闪络电压显著下降的原因进行了分析,试验和分析结果表明,采用倒V型串对双串复合绝缘子进行改造可提高湿工频闪络电压,避免两支缘缘子串间的相互影响。     

运行中的复合绝缘子的憎水性及迁移特性研究

为研究电网运行中的复合绝缘子的憎水性和迁移特性,根据HC法和测量静态接触角的方法对清洁区、沿海地区、城市工业污秽区内运行的复合绝缘子的憎水性进行了测试研究分析.根据分析结果,总结了运行中的复合绝缘子的憎水性和迁移特性与其运行环境以及运行时间的关系.     

Development of composite insulators in China

The development of composite insulators in China dates back to the early 1970's. In the 1990's they have become widely used in China. At present, up to 600000 composite insulators are operating on 35 to 500 kV ac overhead transmission lines. They are to be introduced into the ±500 kV HVDC transmission schemes. In China all composite insulators in service are silicone rubber and are operating in various contamination conditions. They have successfully and efficiently avoided serious pollution flashover, which occurred frequently when conventional ceramic insulators were used, and radically reduced the maintenance cost of transmission lines in pollution areas. Study of composite insulators is very active in China. The main aspects include properties of materials such as silicone rubber and fiberglass reinforced polymer (FRP) rods, electrical and mechanical performance, aging as well as evaluation and inspection of composite insulators. These fruitful works greatly promote the development of composite insulators in China     

直流复合绝缘子在耐张串上的应用及试验分析

为研究直流复合绝缘子应用在耐张串上的可行性,提高线路安全运行的可靠性,分析了耐张串复合绝缘子的受力,认为它能承受运行中可能出现的拉伸、扭转、弯曲、振动等各种载荷;对已运行1年的龙政线耐张串直流棒形悬式复合绝缘子的试验分析表明,其电气和机械性能无任何下降。因此复合绝缘子完全可应用在耐张串上,≤220 kV电压等级线路建议推广应用,≥330 kV电压等级线路建议2~4串并联小批量试运行,积累运行经验。建议针对耐张串复合绝缘子实际运行的电气和机械工况,研究适合于复合绝缘子的试验方法。