不同环境条件下特高压直流线路绝缘子长期积污特性研究

以4类典型气候条件(极干旱、半干旱、半湿润、湿润)的特高压直流输电线路绝缘子为研究对象,开展了绝缘子自然积污试验,获得了不同环境条件下特高压直流绝缘子的积污特性,揭示了不同伞型、不同憎水性表面绝缘子的积污特性.结果表明:从极干旱地区至湿润地区,绝缘子的灰盐比和不均匀积污系数均下降,湿润地区外伞型绝缘子与钟罩型绝缘子的等值盐密比为0.82,极干旱和半干旱地区耐张串复合绝缘表面与亲水性表面绝缘子等值盐密比分别为1.64和1.85.研究成果可为我国不同环境地区特高压直流输电线路外绝缘差异化设计提供依据.     

±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。     

复合绝缘子积污特性的数值模拟研究

为研究棒形悬式复合绝缘子的积污特性,利用COMSOL对其在笔者所在学校风洞条件下的积污特性进行了数值模拟,并将模拟结果与华北电力大学风洞试验结果进行了对比分析。结果表明:两者积污量数量级相同,整体上随直流电压的变化趋势一致且呈"V"形分布,验证了该模拟方法的合理性。藉此,对复合绝缘子自然积污特性进行了模拟研究,分析了污秽质量分数和电压类型对其自然积污特性的影响。结果表明:绝缘子表面积污量随污秽质量分数的增大而增大;污秽质量分数较小时,积污量的增加速度较大,质量分数较大时,反之。在相同条件下,绝缘子表面积污量无论是整体上还是沿各伞裙分布均在施加直流电压时最大,交流电压与无电压情况相似;直流电与无电压情况下各伞裙积污量的差值近似呈"W"形分布。     

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。     

高污秽度环境中绝缘子积污特性研究

在宁夏石嘴山高污秽度地区搭建积污站,以垂直悬挂、斜拉悬挂和水平悬挂的方式模拟I串、V串和耐张串悬挂不同伞型的瓷、玻璃和复合绝缘子。经过一定积污期之后,测试绝缘子的等值盐密(ESDD)、灰密(NSDD)、可溶盐离子成分和颗粒度,分析不同悬挂方式、不同材质绝缘子的积污特性。结果表明:在高污秽度环境中绝缘子积污主要受污秽自由沉降的影响,上表面污秽度高于下表面,上下表面积污不均匀程度从大到小的顺序为I串、V串、耐张串,双伞和三伞型绝缘子的污秽度高于钟罩型绝缘子,复合绝缘子的污秽度高于瓷和玻璃绝缘子。绝缘子污秽成分以CaSO4为主,粒径主要分布于0.2～100μm。     

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。     

高寒区交流复合绝缘子积污特性

为了探索运行年限及伞型结构对高寒区复合绝缘子伞套表面积污状况的影响,文中采用等值盐密、灰密法对黑龙江地区24支复合绝缘子的积污特性展开测试,测试对象包括绝缘子大、小伞的上下表面和护套表面。结果表明,该地区绝缘子经过3年运行后,积污已经达到饱和状态。对比不同伞型结构绝缘子发现,一大两小结构的绝缘子积污最轻,一大一小结构次之,等径结构绝缘子积污最为严重。通过对每支绝缘子伞套表面不同部位盐密、灰密值进行分析发现,绝缘子伞面积污存在不均匀性,表现为:绝缘子伞裙上伞面的积污状况小于下表面;而在大伞小伞和护套之间,护套表面积污最重,小伞其次,大伞表面的积污最轻。     

XP-160绝缘子直流快速积污过程仿真及分析EI北大核心CSCD

与交流线路相比,直流线路的污秽外绝缘问题更为严重。综合考虑了电场、流场及污秽颗粒积聚/出射的微观过程,开展了直流电场下的绝缘子表面快速积污过程仿真,继而仿真分析了不同风速、粒径下的绝缘子表面污秽分布现象、污秽质量密度及积污带电系数。同时开展了绝缘子风洞积污试验,与仿真结果进行对比,验证了文中所提的绝缘子快速直流积污仿真方法。最后结合快速积污过程仿真,提出了无降雨大气污秽下的绝缘子直流积污预测方法并进行了验证。研究结果表明,快速积污过程仿真较好地体现绝缘子的带电积污特性;仿真计算得到的绝缘子污秽质量密度与实测结果的相对误差在25%范围内,带电积污比与实测结果基本一致。研究结果可为揭示绝缘子直流积污机理提供参考,并为线路运行维护提供依据。     

复合绝缘子用于高压及特高压直流输电线路的可靠性研究

介绍了中国电力科学研究院在硅橡胶伞裙护套的耐直流电蚀损及漏电起痕性能、离子迁移对芯棒机械强度的影响、沿面泄漏电流对其端部金具的腐蚀以及复合绝缘子的直流污闪特性等方面的主要研究成果。现场调查和实验室试验结果表明,复合绝缘子在直流线路上使用是可行的,能够提高线路运行的可靠性,提出复合绝缘子也可以可靠地应用于特高压输电线路。     

特高压直流线路复合绝缘子悬挂方式对其冲击闪络特性的影响

V串绝缘子在输电线路中得到了广泛应用,但其与I串绝缘子的冲击闪络特性差异尚不明确。为此,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室开展了V串和I串悬挂方式的±800 k V复合绝缘子在操作冲击和雷电冲击作用下的放电试验,并通过有限元仿真软件对2种悬挂方式下复合绝缘子附近的电场分布进行仿真分析。结果表明:当有效绝缘距离相同时,正极性冲击电压下的V串绝缘子50%冲击放电电压低于I串绝缘子,而负极性冲击电压下的V串绝缘子50%冲击放电电压高于I串绝缘子;V串缘子下均压环与横担间的空气间隙的电场分布更接近棒–板间隙,而I串绝缘子2个均压环间的空气间隙的电场分布更接近棒–棒间隙。因此,I串和V串绝缘子间冲击闪络特性的差异是由于电极结构的极性效应引起的。     

直流线路绝缘子冰闪特性研究

叙述了在人工气候室内对不同形式绝缘子进行的覆冰直流闪络特性研究,根据试验结果分析了不同直流绝缘子的闪络特性,并研究分析了人工污秽与自然污秽对冰闪电压的影响.结果表明,不同材质和型式的绝缘子对覆冰直流闪络电压影响不大,随着冰厚增加以及污秽增加,覆冰直流闪络电压都会下将,提出了绝缘子串直流U50%闪络电压与覆冰厚度及污秽的关系表达式,指出自然污秽下绝缘子的冰闪电压高于相同污秽状况下的人工污秽绝缘子.     

上海地区输电线路合成绝缘子运行分析与评估

上海地区输电线路较早推广应用合成绝缘子,从根本上解决了上海地区输电线路外绝缘污秽闪络.主要阐述了上海地区输电线路合成绝缘子的运行情况、工艺技术要求,并对合成绝缘子的性能进行抽检分析,以给出恰当的评估.     

特高压交流线路对平行架设特高压直流线路的工频电磁感应影响

特高压交流/直流输电线路平行架设可以提高走廊利用率。同时,特高压交流线路通过电磁耦合会在特高压直流线路上感应出工频交流分量。在直流线路上感应产生的工频电流分量,经过换流器后会产生直流分量。此直流分量流经换流变压器,导致换流变压器偏磁。采用EMTDC程序建立了特高压交/直流输电系统仿真模型,对交流输电线路对平行架设直流输电线路产生的电磁感应影响进行仿真研究,分析了特高压交/直流线路平行架设长度、接近距离、线路换位以及单相接地故障等因素对工频电磁感应的影响。另外,对比分析了特高压单、双回线路与特高压直流线路平行架设,特、超高压交流线路与特高压直流线路平行架设下特高压直流线路上的工频感应电压、电流和直流偏磁电流。     

Fiber Bragg grating monitors for thermal and stress of the composite insulators in transmission lines

Running composite insulators are prone to failure due to their harsh surrounding work environment, which directly affects the safe operation of transmission lines. This paper puts forward the method of using fiber Bragg grating(FBG) as the monitors to parameters correlated with thermal and stress of the composite insulators in transmission lines at working status. Firstly, monitoring points are found out by the mechanical test on composite insulator samples. Secondly, based on the monitoring theory, this paper introduces the feasibility design frame of the composite insulator with FBG implanted in the rod and the online monitor system. At last, it describes applications of this monitor system in the field of transmission lines.     

Structural optimization of grading rings on composite insulators on 500‐kV compact transmission lines

Serious corona discharges occur on some grading rings of 500‐kV compact transmission lines in China owing to defects in the structural design. The noise of the corona is heard clearly even 50 m away from the tower. In order to solve this problem, we have optimized the structure of the grading rings to suppress the corona. In this study, the grading rings that had serious corona discharges were identified and observed with an ultraviolet imager (UVI), and the electric field (E‐field) distributions of the grading rings were calculated by means of the three‐dimensional finite element method. Based on an analysis of the areas on the grading ring where excessive high E‐field magnitudes were observed, we optimized the structures of the grading rings to improve the field distributions on their surfaces. Based on the optimization suggestions, new grading rings were manufactured to replace the old ones. UVI observations showed that the new grading rings could effectively prevent the occurrence of corona discharge. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

考虑强非线性和波速变化特性的特高压直流输电线路故障测距方法

特高压直流输电系统具有强非线性。采用小波变换方法的传统直流输电线路行波测距原理在实际工程中存在适应性问题。现阶段行波测距技术存在行波到达时刻与行波波速难以有机统一的问题。针对此问题,提出一种考虑强非线性系统和波速变化特性的特高压直流输电直流线路故障测距方法。从测距方法的适应性角度出发,提出非常适合暂态信息处理的改进的希尔伯特-黄算法,利用该算法可准确标定故障初始行波波头。从测距精度角度出发,分析故障行波波速变化特性,发现线路参数的频变特性和行波波头的衰减造成行波波速与故障距离呈非线性关系。据此提出神经网络算法,利用该算法将不必计算行波波速便能实现故障测距。大量仿真结果表明,该测距方法在不同故障距离和不同过渡电阻下的测距精度较高,鲁棒性较好。     

高压输电线路合成绝缘子断裂机理研究

本文探讨了常见的合成绝缘子破坏形式和断裂机理 ,并分析了广东省 5 0 0 k V惠汕线合成绝缘子断串事故的原因 ,提出了生产和应用的改进措施     

特高压直流输电线路和边界频率特性研究

根据云广特高压直流输电系统实际参数,建立特高压直流输电线路以及由平波电抗器、直流滤波器和PLC滤波器所构成的特高压直流输电线路边界的频域模型,分析特高压直流输电线路和线路边界的频率特性。对特高压直流输电线路及其边界对故障暂态信号高频量的衰减作用,以及故障位置对保护安装点所检测到的故障暂态信号高频量的影响进行了研究。研究结果表明,边界和线路对暂态信号高频量的衰减作用大小和故障与保护安装点的距离有关,当故障发生点与保护安装点的距离大于　－lnG（j ω）／α时,线路对频率为ω／（２π）高频量的衰减作用将大于边界的衰减作用。建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对特高压直流输电线路及其边界对故障暂态信号高频量的衰减作用进行仿真验证,仿真结果证明了上述结论的正确性。     

±800 kV特高压直流输电线路污秽绝缘设计及配置研究

对±800kV直流输电线路绝缘子串进行污秽绝缘设计时应该考虑现场污秽度(Sp)、现场等值附盐密度(Es)等因素校正,并提出采用污耐压方法进行污秽绝缘设计。根据瓷、玻璃绝缘子的污耐压曲线对±800kV直流输电线路"I"型绝缘子串进行了污秽外绝缘设计。结果表明,在轻污秽度等级下,采用210kN盘形悬式瓷绝缘子,按爬电距离等同原则换算需64片,按结构高度等同原则换算需67片。