淋雨条件下憎水性涂料对导电电晕特性的影响

降雨天气会严重影响导线的电晕特性。借助光学接触角测量仪、紫外成像仪等设备,在电晕笼内进行了淋雨条件下导线表面涂覆不同憎水性材料时电晕特性的研究。试验表明,涂覆憎水性涂料导线表面附着少量水滴时,随着电压的升高先后经历无电晕、瞬时水滴电晕、稳定水滴电晕和导线电晕四个阶段。导线表面布满水滴时经过局部电晕放电、全面电晕放电阶段。同时与涂敷不同憎水性涂料导线对比发现,超疏水涂料能够明显的提高导线的起晕电压,PRTV涂料也能在一定程度上提高导线的起晕电压。     

针-板模型交/直流电晕放电的紫外特征参量

紫外(UV)成像仪是检测电气设备电晕放电的一种常用手段,但是目前在工程应用中仍面临着紫外成像仪检测结果与放电故障类型难以确切对应的问题。为此,通过紫外成像研究了交/直流电压下针-板模型的电晕放电,提取了电晕放电光子数与紫外图像光斑面积,对比分析了针-板模型在不同交/直流电压下光子数和光斑面积的特性。结果表明:光子数和光斑面积能在一定程度上反映电晕放电强度;随着检测距离的增加,光子数和光斑面积均会衰减,衰减规律满足阿拉德定律;光子数随增益而呈现先增后减的趋势,而光斑面积随增益的增加而增加,具有明显的单调性;交流和负极性直流电压下,随着电压的增加,紫外特征参量呈现幂函数的增长趋势;正极性直流电压下,由于针电极的极性效应,电晕起始电压较高;由于放电初期的中和电离影响,光子数和光斑面积会出现跃升;此后,光子数和光斑面积随着起主导作用的电离形式发生变化而锐减;随后,光子数和光斑面积都随电压的增加而平稳增长,此时2种紫外特征参量与电压也呈现幂函数关系。因此,光子数和光斑面积可互为补充,从多个角度对电晕放电强度进行识别与表征。     

高海拔地区电晕放电对染污复合绝缘子表面憎水性的影响

复合绝缘子在实际运行中面临各种严酷环境,在高海拔地区空气稀薄,一旦发生电晕放电,带电粒子将对复合绝缘子表面状态产生严重的不良影响,破坏其表面状态,使其表面憎水性下降,丧失优异的防污闪性能。利用不同压强的气体环境模拟不同的海拔进行了不同海拔下交、直流电晕放电对不同染污程度复合绝缘子的影响实验,获取了气压、电压、放电形式等因素对复合绝缘子表面憎水性及憎水性恢复特性的影响规律;并讨论了交流电压作用下,表面污秽对复合绝缘子憎水性及憎水性恢复特性的影响。结果表明:交、直流电晕放电产生的高能粒子造成复合绝缘子表面憎水性不同程度降低,随气压降低或外施电压升高,电晕放电对复合绝缘子表面状态造成的影响程度加深;交流电晕对复合绝缘子表面憎水性的破坏程度远大于正、负极性直流电晕;干燥条件下,表面轻度污秽在一定程度上减弱电晕放电对复合绝缘子表面憎水性的破坏效果。     

硅橡胶合成绝缘子外绝缘老化性能研究

高温硫化(HTV)硅橡胶因其强憎水性、憎水迁移性和恢复性等优越性能,成为合成绝缘子外绝缘的首选材料。然而与无机材料相比,HTV硅橡胶更易受电晕、紫外辐射等因素的影响而老化。文章介绍了通过针-板电极系统模拟现实中的尖端电晕放电,用氙灯辐照对HTV硅橡胶进行紫外加速老化的研究过程。试验结果表明:电晕放电不同时间后硅橡胶表面的憎水性丧失是一个渐进的过程,而氙灯辐照对HTV硅橡胶表面憎水性影响不大,纯电场作用对硅橡胶表面的憎水性影响甚微;然而氙灯辐射后材料硬度有变大趋势,材料表面凹凸不平,粗糙度变大,并有填充物外露的趋势。     

涂覆导线表面的淋雨电晕特性

国内外虽然对输电线路的电晕特性进行了大量研究,但缺少对导线在结构固定情况下改善表面淋雨电晕特性的研究。为此,基于憎水性涂料可减少水滴在其涂层表面聚集从而减少导线覆冰的特性,在小型电晕笼里对涂敷不同憎水性涂料的导线进行了人工模拟淋雨电晕试验,并通过紫外成像仪进行了检测。试验结果表明:电力设备外绝缘用持久性就地成型防污闪复合(PRTV)涂料和超疏水涂料能够减少水滴在导线表面的附着;PRTV涂料可以降低水滴的首次破裂电压并提高水滴的首次喷射微滴电压;通过对比淋雨条件下无涂料导线和涂敷憎水性涂料导线的起晕电压可知,PRTV涂料和超疏水涂料均能够改善导线的电晕放电特性。因此,涂覆憎水性涂料的导线不仅具有常规的减少覆冰的效果,而且具有很好的降低电晕损耗的作用。     

水滴或污秽对导线电晕放电起始特性的影响

导线电晕放电会引起能量损失、无线电干扰、可听噪声等危害。为了研究输电线路导线在淋雨或积污情况下的电晕放电特性,借助紫外线成像仪等设备,在电晕笼内进行了导线表面有水滴或污秽时的电晕放电起始特性的研究,主要包括水滴的数量及不同的污秽度对导线电晕放电起始特性的影响。结果表明:导线表面有一滴水或两滴水时,电晕起始放电要依次经历由"水滴的不稳定性"所引起的不稳定电晕、水滴周围气体的电离所致的稳定电晕放电、导线全面电晕放电3个阶段;导线表面水滴的稳定起晕电压随导线表面水滴的增多而减小;导线表面布满水滴或均匀涂刷污秽时起晕过程较为平缓,难以判断起晕的各个阶段;导线的电晕放电起始特性与导线表面污秽的盐密和灰密没有明显的关系。     

橡胶表面分离水珠在不均匀电场中的放电特性分析

通过针板电极模拟硅橡胶表面的极不均匀电场,研究硅橡胶表面分离水珠在不均匀电场中的放电特性,结果发现:在针板电极电场中,水珠的数量要达到一定程度后才能显著影响硅橡胶表面的闪络电压,少量分离水珠处于硅橡胶表面时闪络电压基本不变;水滴体积对不均匀电场中的闪络电压影响较小;硅橡胶表面闪络电压随分离水珠电导率的增大而减小。     

采用电晕笼的交流分裂导线起晕电压海拔修正系数分析

电晕笼是用来模拟输电线路导线电晕特性的一种经济、有效的方法。为了深入研究海拔0～3800m范围内交流输电线路电晕起始电压的海拔修正系数,利用可移动式小型电晕笼在武汉、西宁、格尔木、纳赤台进行了多种4分裂导线的电晕特性试验。导线电晕放电后产生了光子,紫外成像仪可以记录光子的数量,从而利用"切线法"求取导线的电晕起始电压。通过武汉、西宁、格尔木和纳赤台4个不同海拔点的导线在干燥条件下的电晕起始电压测量结果,发现它们不适合用GB/T2317.2-2000或GB/T775.2-2003来进行海拔校正,因而提出了工程用指数和线性海拔校正方法,误差5%,可以满足工程实际需要。     

不同海拔下750kV输电线路导线起始电晕特性研究

为了深入研究海拔0³ 000 m范围海拔对交流输电线路导线起始电晕特性的影响,基于可移动式电晕笼,在武汉、西宁、海北进行了交流6×LGJ-400/50导线的电晕特性试验,用紫外成像仪记录导线电晕放电后产生的光子数。利用"切线法"求取导线的电晕起始电压。通过武汉、西宁和海北3个海拔点导线在晴朗天气下的电晕起始电压测量结果,发现导线起晕电压随海拔升高而显著下降。海拔每升高1 000 m,导线起晕电压降低8.12%。且它们不适合用GB/T 2317.2—2000或GB/T 775.2—2003中校正金具和绝缘子公式进行海拔校正,得到了适合于6×LGJ-400/50导线的指数和线性海拔校正公式,误差<5%,可为工程建设提供参考。     

广东地区老化导线湿润环境下交流电晕特性

导线电晕特性与导线表面状态紧密相连,长期老化后导线表面状态较新导线变化明显,更容易产生电晕。自然界中由于小雨、凝露等天气影响导致的导线表面湿润环境对电晕的产生和发展有显著影响,因此针对广东地区多组交流线路运行多年后的老化导线在湿润环境下的电晕特性,利用电晕笼进行了试验研究。通过紫外成像仪记录导线放电过程,并根据对应电晕点不同电压下光子计数率,采用切线法计算得到对应电晕起始电压,同时对老化导线的可听噪声和无线电干扰水平进行记录,并与同型号新导线进行对比。结果表明:在水分影响下导线表面的电晕放电更容易形成,且全线放电强度有所增强,湿润环境下老化后导线的电晕起始电压较干燥环境下老化导线和同型号新导线下降4%~9%和10%~14%;老化导线湿润环境下可听噪声水平较自身干燥环境下增长5%~10%,无线电干扰水平也有明显增加。     

不同环境因素对复合绝缘子憎水性影响的研究

为研究复合绝缘子在不同环境中憎水性的变化规律,搭建了复合绝缘子试验平台,模拟电晕放电,盐密、灰密,磨损等环境因素,并采用静态接触角法和喷水分级法,测试了憎水性在不同环境中的丧失和恢复特性。试验结果表明:电晕放电会导致复合绝缘子憎水性呈现出先线性后缓慢的下降趋势,在电晕放电停止后,憎水性呈现出先线性上升后趋于稳定的恢复特性;而电晕老化的加剧会导致部分试品无法恢复到初始的憎水性能;憎水性在不同盐密、灰密下呈现出先近似指数上升后趋于稳定的迁移特性;高灰密时憎水性迁移速度更快并且稳定后达到更高的静态接触角值。磨损会导致憎水性的下降甚至丧失,而喷水分级法比静态接触角法更为适合来评定磨损对憎水性的影响。     

基于C-V模型的电晕放电紫外成像分割及特征量研究

高压设备因绝缘缺陷发生电晕放电时,设备表面会辐射出紫外光,利用紫外成像技术可以检测电晕放电位置与放电强度并判断高压设备的绝缘缺陷。紫外成像仪利用"光子数"表征放电强度,由于环境噪声干扰,"光子数"特征量并不准确,有时甚至误差很大。为了更准确地描述电晕放电状态,文中提出基于C-V水平集模型提取图像特征量来表征电晕放电特性的新方法。首先引入C-V水平集模型对紫外图像进行分割处理,然后根据提取出的放电区域和区域边界点坐标,定义了光斑面积、边界周长、长轴、短轴等参数来评估放电状态,给出了干扰因素的修正方法。最后,通过变电站绝缘子外表面放电的紫外图像C-V模型运算实例,说明该计算方法能在不进行图像滤波预处理的情况下,精确分割出放电区域,自动化程度高,且对不同背景的紫外图像适应性较好。     

相对湿度及雾水电导率对直流输电线路电晕特性的影响

由于导线电晕放电会引起能量损失、无线电干扰、可听噪声等危害,限制导线电晕效应是电网公司要解决但尚未完全解决的关键技术难题。对输电线路直流电晕放电特性已开展了大量研究,但目前对于在大雾、毛毛雨、污秽等恶劣环境条件,尤其是雾水电导率对导线电晕特性的研究较少。利用自制电晕笼研究了雾水电导率对导线直流电晕特性的影响,通过紫外成像仪及曲线拟合法对起晕光子数进行测量分析。研究结果表明,当导线表面没有饱和受潮的情况下,在一定范围内,导线直流起晕电压会随着相对湿度的增大而缓慢增大;在导线表面饱和受潮出现水滴附着时,导线直流起晕电压会随着雾水电导率的增大而下降。因此输电线路电晕限制条件应考虑雾水电导率的影响。     

棒—板模型交流电晕放电紫外数字图像处理及其应用判据

设计了紫外光谱成像仪CoroCAMⅣ+与虚拟仪器编程环境Labview 8.0相结合的电晕放电测试和分析平台。选用适当的数字图像处理算法和流程,通过对实时记录的电晕放电紫外视频图像处理,定义成像仪观测范围内“放电区域紫外成像面积百分比”作为量化电晕放电强度的表征参数。在近似标准大气条件下,研究了基于紫外图像处理的棒 — 板间隙工频电压作用下的电晕放电,结果表明,文中所述紫外数字图像处理流程可对紫外成像仪观测到的电晕放电图像真实还原,从而保证所选电晕放电量化表征参数的有效性;表征参数可明确反映起晕情况和电晕放电发展的阶段;得到电晕放电紫外成像随观测距离的衰减规律,提出电晕放电紫外成像检测法的应用判据。     

复合绝缘子HTV硅橡胶材料老化特性的研究

针对在役复合绝缘子的老化问题,笔者分别对实验室电晕老化和现场自然老化的HTV硅橡胶材料的憎水性、泄漏电流、表面微观形貌以及化学成分等特性进行了对比研究。结果表明,电晕老化与现场老化造成材料特性变化的规律呈现一致性:电晕老化造成材料憎水性下降,且提高电晕老化强度(电压和时间)则导致憎水性恢复变慢,甚至不能完全恢复;现场老化材料的憎水性随年限不断下降,由HC1级(2年)降至HC5级(15年)。老化还造成样品的表面电阻率下降,引起表面泄漏电流增加;老化造成硅橡胶材料降解,表面缺陷增加,孔洞增加并加深,甚至产生裂纹,同时生成强极性基团等,从而引起硅橡胶机械及绝缘性能不断下降。     

染污硅橡胶在不同憎水性时的污闪特性

研究了硅橡胶平板模型在不同憎水性条件下的污闪特性。试品以定量涂刷的方式染污,通过控制迁移时间,使固体污层获取不同程度的憎水性能。以污层表面的液滴面积最大值来代表污层的憎水性强度,分析污层憎水性能对平板模型的污闪电压、污层电导以及电弧发展过程的影响。随着污层憎水性能的改善,试品污闪电压逐步上升。污闪电压与液滴面积最大值存在关联,但两者间的分散性随污层憎水性能的改善而增加。污层表面水珠形态对电弧发展过程有重要影响,当污层表面水珠能形成连续水膜时,电弧通道集中且污闪电压低;当污层表面水珠呈离散分布时,放电区域分散且污闪电压高。根据污闪试验结果以及不同憎水性强度污层表面的液滴形态,将亲水性表面HC7细分为HC7A、HC7B、HC7C和HC7D四种状态。HC7B状态下,污层憎水性能虽然很微弱,但相对污层完全没有憎水性的情形(HC7C和HC7D),试品的污闪电压有明显的上升。因此,依据HC7B状态下的污闪电压设计复合绝缘子结构,可以在保证绝缘子安全裕度的同时,优化绝缘子的结构高度。     

500kV顺江乙线老化线路电晕起始电压变化特性

输电线路因电晕放电引起的电子环境问题时有发生,是影响特高压建设的难题之一。电晕起始电压是研究输电线路电晕特性的重要参数,随着线路运行年限和运行环境的改变,输电线路电晕起始电压可能发生变化。笔者针对广东南部地区顺江乙线运行年限16年的LGJ400/50老化后导线的电晕起始电压变化,利用小型电晕笼这一有效、方便的实验平台展开研究。文中通过紫外成像仪记录单根LGJ400/50老化导线和同型号新导线在相同施加工频电压下的光子计数率,并以此计算两者电晕起始电压。结果表明老化后LGJ400/50导线电晕起始电压由新导线的129.1kV下降至115.8kV。将此结果与Peek公式计算得到的光滑导体结果进行对比,从粗糙系数m的角度来讲,老化后多年导线粗糙系数从原0.85下降至0.77。实验结果表明,多年运行后的老化导线电晕起始电压有明显下降,这一结论为相关部门提供设计、维护建议。     

绝缘子有憎水性时的交流污闪模型分析

为了分析外绝缘表面硅橡胶有憎水性时的交流污闪电压,根据憎水性情况下污闪的机理建立了交流污闪模型。分析了水带的截面积、水电导率、电弧数量、泄漏距离、空气中弧长、电弧参数A、n、电弧恢复条件等因素对具有憎水性绝缘子交流污闪电压的影响。结果表明,随着水带截面积和水电导率的增加闪络电压成指数规律下降,随电弧数量、泄漏距离的增加闪络电压线性增大,闪络电压与泄漏距离比值不随泄漏距离的变化而变化,随空气中弧长比例的增加闪络电压略有减少,随电弧参数A、n的增加闪络电压增大,电弧恢复条件对闪络电压有明显影响。所得结果对憎水性时污闪模型的研究具有一定的参考意义。     

基于紫外成像的高海拔分裂导线电晕起始特性研究*

高海拔电晕放电起始特性是导线电晕特性研究的重要内容之一。紫外成像仪是一种非接触式的测量放电的仪器,文中使用紫外成像仪测量了高海拔地区特高压分裂导线LGJ-720在电晕笼中的电晕放电特性。在西宁平安县特高压试验基地对LGJ-720导线在干燥、淋雨、湿导线条件下做了6分裂数下的电晕特性试验,获得了导线电晕放电紫外图谱。文章对以往的紫外图像处理算法进行改进,使用聚类和Graph Cuts算法对图像中的光斑进行分类和分割,相比传统算法保留了主光斑附近由于设备放电引起的灰度值较大的小光斑,滤除与主光斑较远且灰度值小的小光斑,提出根据光斑位置关系与灰度值进行图像分割的算法,得到了不同气象条件下导线所加电压与等效紫外光斑面积之间的关系,使用切线法获得了电晕放电起始电压,在仅考虑电晕起始电压的条件下对特高压导线选型提供参考。     

气压湿度对负直流电晕特性影响的研究

为得到负直流电晕特性随着气压湿度的变化规律,建立了考虑气压湿度影响的负直流电晕起始电压的物理模型,利用模拟电荷法和计算表面光电子数目的方法求解了负直流电晕起始电压。在人工气候罐中,利用棒–板电极,测量了不同气压湿度下的负直流电晕起始电压和电晕电流。计算和试验结果表明:电晕起始电压随气压下降、湿度升高而减小,主要原因分别是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大和高场强区域内碰撞电离能力的增强。当直流电压和电晕起始电压的比值一定时,电晕电流随气压下降、湿度升高而减小;当直流电压一定时,电晕电流随气压降低而增大,随湿度升高而减小。电晕电流和直流电压、电晕起始电压关系式中的系数C随湿度增大的不同变化趋势和正负离子与水分子结合状态的差异有关。