相对湿度及盐密对绝缘子泄漏电流的影响

为研究环境相对湿度及盐等值密度对绝缘子泄漏电流的影响,以XP-70绝缘子为实验对象,在人工雾室进行大量的人工污秽试验。同时利用非线性回归分析方法,分析了相对湿度及盐密对污秽绝缘子泄漏电流最大值的影响。     

盐雾环境下清洁和染污绝缘子交流耐压特性

盐雾是沿海及盐碱地区一种特殊的气象环境,盐雾环境下绝缘子的耐受电压会显著降低,威胁到输电线路的安全运行。为了研究绝缘子在盐雾环境下的耐压特性,对悬式瓷绝缘子XWP–300表面清洁和染污2种情况下的试品进行了盐雾试验。研究结果表明,当盐密和雾水电导率增大到一定程度时,绝缘子的50%耐受电压(U_(50%))趋于稳定;雾水电导率相同的情况下,绝缘子在NaNO_3盐雾中的50%U较在NaCl盐雾中的低,Na_2SO_4盐雾中的U_(50%)较高,但3种盐雾中的U_(50%)差异较小,盐雾对绝缘子耐受电压的影响主要取决于雾水电导率。分析清洁和染污绝缘子盐雾试验过程中的泄漏电流发现,清洁绝缘子表面泄漏电流幅值随时间呈现快速增长到最大值后趋于稳定的趋势,而染污绝缘子表面泄漏电流幅值随时间呈现先增大后减小的趋势。此外,根据清洁绝缘子在电压恒定时表面泄漏电流随雾浓度变化的规律,提出了清洁绝缘子在盐雾中采用电压升降法进行试验的改进方案。     

盐雾条件下染污绝缘子交流污闪特性

染污绝缘子表面污秽在盐雾中吸湿受潮,雾中的盐分沉积在绝缘子表面增大了其表面电导率,使得绝缘子闪络特性降低,绝缘子可能在较低电压甚至工作电压下发生闪络,威胁电网的安全稳定运行。本文对瓷、玻璃、复合三种典型绝缘子在不同盐密(SDD)和雾水电导率(?20)下的交流闪络特性进行试验研究,提出附加盐密(ASDD)的概念,分析了附加盐密与绝缘子表面盐密和雾水电导率的关系及其对交流闪络特性的影响。结果表明:随着盐密和雾水电导率的增大绝缘子交流雾闪电压均降低,且与盐密呈负幂指数关系,与雾水电导率呈线性关系。可以用附加盐密表征雾水电导率和盐密对绝缘子雾闪电压的综合影响,即附加盐密与雾水电导率和绝缘子盐密之积成正比。同时绝缘子闪络电压与绝缘子表面盐密和附加盐密之和呈负幂指数关系,绝缘子雾闪的本质是一种特殊的污秽闪络。     

大气环境中可溶盐等效浓度的测量方法及装置

绝缘子积污与大气污染物浓度有密切联系。为了研究大气污染物对绝缘子表面积污的影响,从输变电设备外绝缘角度描述雾霾、沿海等条件下空气的脏污程度,文中提出大气环境可溶盐等效浓度的概念,并给出相应的测量方法。首先利用气泵将一定量的被测气体抽入给定体积的溶液中,通过测量溶液的电导率和温度,计算单位体积大气中可溶盐的等效含量,实现了一定时间内环境里的可溶盐等效浓度测量。人工盐雾试验结果表明:大气可溶盐等效浓度直接反映了大气雾浓度和雾水电导率的综合作用,相同雾浓度下,雾水电导率越高,大气可溶盐等效浓度越大,而雾水电导率相同时,雾浓度越高,可溶盐等效浓度的测量值越大。     

饱和受潮条件下的绝缘子泄漏电流特性

空气湿度的大小直接影响到绝缘子表面污层的润湿情况,进而影响泄漏电流的特性。为此,针对目前电力系统大量使用的多种绝缘子,采用固体污层法试验研究了绝缘子在饱和受潮条件下的泄漏电流特性。在简要介绍了试验装置后详细分析了泄漏电流与染污程度、受潮状态、爬电比距等因素的关系,并建立了泄漏电流最大值与等值盐密、污闪电压梯度、运行电压、绝缘子串长、雾浓度之间的对应关系。这些基础规律的研究,可为绝缘子泄漏电流监测系统的正确预警和专家系统的正确分析奠定基础。     

相对湿度对绝缘子泄漏电流最大值的影响

为了研究环境相对湿度对绝缘子泄漏电流最大值的影响,以XWP-70、XP-70和LXY-70 3种常用绝缘子为研究对象,在一个湿度可控的试验罐中采用一种可靠的试验方法,试验得到了4种盐密下这些绝缘子泄漏电流最大值随着相对湿度变化的关系;以此为基础,得出了不同相对湿度下绝缘子泄漏电流最大值与饱和受潮情况下绝缘子泄漏电流最大值之间的具体关系,并给出了利用低湿度下监测得到的绝缘子泄漏电流最大值估算饱和受潮情况下绝缘子泄漏电流最大值的表达式。     

污秽瓷绝缘子泄漏电流的估算方法

泄漏电流的检测和分析作为污秽绝缘子在线监测的一种方法近年来引起大量关注。国内外研究表明,泄漏电流受作用电压和环境因素等的影响,但探索绝缘子泄漏电流与各影响因素之间的本质联系较少。为此,以单片的普通悬式绝缘子XP-70为试品,在人工雾室中进行了大量的人工污秽试验,利用最小二乘原理分析得到了作用电压U、盐密ρESDD和相对湿度RH与泄漏电流的具体关系式。结果表明:人工污秽试验中,绝缘子的泄漏电流幅值Ih与作用电压U、盐密ρESDD和湿度RH均有关,盐密、湿度影响较明显;随着ρESDD的增加,Ih按幂函数规律增加,特征指数为0.413;随着U和RH的增加,Ih均按指数函数规律增加,特征指数分别为0.044和9.815。研究结果对于工程中建立基于绝缘子泄漏电流的污秽度评估系统有一定的参考价值。     

110kV绝缘子串泄漏电流随户外环境变化的规律

户外运行绝缘子串的泄漏电流监测需要考虑环境温湿度及污秽度的影响。在绝缘子户外试验场进行了大量人工污秽试验,连续观测了110kV XP-160绝缘子串在一个或多个自然日的泄漏电流幅值变化规律。研究了不同灰密（NSDD）、盐密（ESDD）对绝缘子串泄漏电流幅值的影响及其与相对湿度、环境温度的关系,得到了泄漏电流幅值与相对湿度及污秽度的定量关系。研究结果表明：在相对湿度较小的情况下,随着污秽度的增加,泄漏电流会缓慢增加,但增长幅度并不明显;当相对湿度较大时,随着污秽度的增加,泄漏电流幅值会明显增大。     

海盐污秽下悬式绝缘子闪络电压特性试验

通过涂污的XP-70型绝缘子在盐雾条件下的人工污秽试验,研究在粉尘污染源较少且靠近海的地区海盐污秽单独对表面洁净绝缘子闪络特性的影响,以及在粉尘污染源较多且靠近海的地区粉尘污秽和海盐污秽共同对绝缘子闪络特性的影响。试验结果表明:盐雾电导率越大,绝缘子的闪络电压越低;绝缘子表面等值附盐密度越大,其闪络电压越低。针对沿海地区环境情况,对海盐污染地区绝缘子选型提出建议:粉尘污源较少地区选用钟罩型玻璃绝缘子;粉尘污源较多地区选用复合绝缘子,但应综合考虑其老化特性。     

污秽绝缘子泄漏电流特性研究

为提高泄漏电流评估绝缘子污秽度的可靠性,综述了污秽绝缘子泄漏电流特性问题20余年的研究成果,其内容包括临闪前泄漏电流和污闪电压的关系;在运行电压下及绝缘子表面污层饱和受潮时泄漏电流和放电现象间的关系;泄漏电流和等值附盐密度(ESDD)、绝缘子形状、片数、污秽状况以及污闪电压的关系;以及在绝缘子表面污层未达到饱和受潮条件时泄漏电流和雾浓度、相对湿度、ESDD间关系的研究。基于泄漏电流与其他污秽度参数之间关系的研究开发出在实验室及变电站测量多参量泄漏电流的仪器,并在现场测量了大量泄漏电流及气象条件的数据。根据研究成果提出了利用运行电压下的泄漏电流最大值进行污闪预警的方法。     

220kV三凤线N38塔地段污情分析

针对外绝缘配置的适应性进行了探讨,测定了产生严重串弧的绝缘子的等值附盐密度,结合在线监测到的泄漏电流、环境变化情况以及绝缘子表面积污不均匀分布试验,分析了等值附盐密度在划分污秽等级时的局限性,认为酸雾及沿海盐污等动态污秽虽然不以沉积方式滞留在绝缘子表面,但会加速外绝缘的降低;同时证实了环境相同、爬电距离和高度相等的情况下,瓷质双伞绝缘子的耐污水平优于钟罩玻璃绝缘子,涉及到有效利用系数的问题。为此,推荐使用采集到的相对湿度一泄漏电流曲线监视外绝缘的变化,用以指导外绝缘配置及状态管理。     

泄漏电流相角变化特征与绝缘子运行状态的相关分析

绝缘子运行状态直接关系着输变电线路的安全运行。由于泄漏电流贯穿绝缘子运行始终,其能直接反映绝缘子表面状态及放电特征,故可利用泄漏电流相角变化特征对典型污湿运行环境下绝缘子运行状态进行评估研究。以硅橡胶复合绝缘子为试样,在人工大气模拟实验装置内模拟典型污湿环境,盐雾电导率为1.0～5.0mS/cm,相对湿度为70%～100%,环境温度为25～40°C。当施加30kV工频交流电压后,采用数据采集卡装置采集流过绝缘子表面的泄漏电流,采样率为22.05kHz。通过快速Fourier变换(FFT)分析了绝缘子表面运行状态的泄漏电流相角变化,建立了泄漏电流与运行电压的相角差及其变化规律与相对湿度、环境温度和污秽等级的对应关系。结果表明:随着相对湿度的增大,相角差呈现减小的趋势,并在相对湿度达到100%时呈现骤减的特征;随着环境温度的升高,相角差呈现缓慢减小的特征;随着污秽等级的提高,相角差呈现减小的趋势。泄漏电流的相角变化特征可以用于绝缘子运行状态监测及污湿等级划分,从而提高户外绝缘子运行的可靠性与准确性。     

人工盐雾环境下环氧树脂的绝缘特性

采用超声波盐雾发生器模拟沿海地区环境,在直流电场条件下测试了盐雾电导率对环氧树脂小绝缘间隙的绝缘特性的影响;借助单筒连续变倍视频显微镜观察实验前后试样表面状况,分析绝缘破坏过程。实验结果表明:盐雾液滴在环氧树脂表面的接触角随盐雾电导率的增大而减小;放电起始电压随盐雾电导率的增大而降低,随绝缘间隙的增大而升高;绝缘破坏电压随盐雾电导率的增大而降低,随绝缘间隙的增大而升高。     

温度湿度可控的小雾室研制

针对目前国内大型雾室温度及湿度不可控,研究环境因素对绝缘子污层受潮过程的影响存在困难的现状,介绍了一种温度及湿度可以准确控制的小雾室系统,用于研究绝缘子表层污秽的受潮过程。介绍了温湿度可控小雾室的研制过程,通过硬件调节和软件控制的手段,实现了雾室内的温湿度准确快速控制。该小雾室能模拟绝缘子所处的环境,实现温度和湿度的自动调节控制,相对湿度控制范围是从当前环境相对湿度至99%,波动<3%;温度控制范围是从当前环境温度至50°C,波动<1°C。泄漏电流可以反映绝缘子的表面受潮状况,结合泄漏电流监测手段,在此小雾室中进行了一系列污层受潮试验研究,初步探索了温湿度对绝缘子表层污秽受潮过程的影响。试验证实,该套小雾室系统控制温湿度的效果良好,可以用于绝缘子污层受潮过程研究。     

悬式瓷制绝缘子泄漏电流与表面污秽的关系

为研究泄漏电流与相对空气湿度和污秽度的关系,以人工雾室内的大量人工污秽试验为依据,试验研究了瓷制绝缘子表面泄漏电流随相对空气湿度及污秽程度的逐步提升而不断增长的规律。结果表明,泄漏电流同空气相对湿度和污秽度之间存在着非线性关系;随着相对空气湿度和绝缘子表面污秽度的增加,表面放电现象明显加剧,泄漏电流随之增大,泄漏电流中3次谐波占基波比例也随之增加;湿度达到≥55%时,泄漏电流增幅明显。     

污秽绝缘子泄漏电流与环境温、湿度相关分析

由于污秽绝缘子泄漏电流受环境温、湿度影响较大,泄漏电流与环境温、湿度关系研究具有重要的现实意义,为此基于多因子环境试验箱内单片XP-70绝缘子的人工污秽试验,运用泄漏电流测量系统和环境温、湿度采集系统记录了不同等值盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、灰密(non-soluble deposit density,NSDD)、环境温度θ和相对湿度RH下的电流、电压波形,通过分析泄漏电流幅值随污秽度和环境温湿度的变化规律,建立了一种基于泄漏电流、污秽状况及环境温、湿度的数学模型。利用非线性回归分析方法,拟合出盐密、灰密、温度、相对湿度与泄漏电流幅值之间的关系,此表达式为Im=0.084ρ0ES.0D5D4(e0.008RH+15.170e-0.069r-0.076/ρNSDD)e0.026θ。研究成果表明:随着盐密、灰密、温度和相对湿度的增加,泄漏电流也逐渐增加,所得表达式能更为精确地表达出绝缘子泄漏电流和环境温湿度及污秽度的定量关系。此研究结果可为评估瓷绝缘子的污秽状态提供方法和思路。     

关于雾闪和湿闪的原因分析

经过对两次污闪和雾闪现象的直观对比 ,分析了长时间浓雾天气条件下绝缘子的飞弧桥接现象 ,指出防污型绝缘子因其电压分布的不均匀和伞裙间的距离过小以及合成绝缘子在长时间浓雾天气条件下憎水性的丧失 ,是造成雾闪和湿闪的主要原因 ,并提出了具体建议。     

基于泄漏电流基波阻性分量的绝缘子污秽度表示方法的研究

绝缘子污秽状态判断对电网安全工作意义重大。基于污秽绝缘子串等效电路的理论分析,建立了绝缘子串泄漏电流试验回路,对洁净及不同污秽情况下的绝缘子串泄漏电流进行了测量,并利用FFT变换分析绝缘子泄漏电流频谱,提取了泄漏电流基波阻性分量,研究了泄漏电流基波阻性分量同污秽度及相对湿度间的关系。结果表明,污秽干燥情况下,绝缘子泄漏电流较小且主要为容性电流;与洁净时相比,绝缘子串染污时总的泄漏电流及其基波分量的变化并不明显,而泄漏电流基波阻性分量同污秽盐密及相对湿度呈非线性关系,低湿度情况下变化更显著,可以通过泄漏电流基波阻性分量来表示绝缘子的污秽程度,这比利用总泄漏电流进行判断更有效;高湿度情况下泄漏电流基波阻性分量法已不适合判断绝缘子污秽度。且该方法无需对绝缘子串安装集流环,保证了系统安全性。