高海拔地区紫外线辐射对复合绝缘子表面憎水性的影响机制

复合绝缘子具有优异的表面憎水性及防污闪性能,在输电线路尤其是架空线路中得到了广泛应用。大跨度、长距离输电线路中的部分复合绝缘子运行在高原、山地等高海拔地区。该地区大气稀薄,导致紫外线辐射强度极高。高强度紫外线辐射将破坏复合绝缘子优异的表面憎水性,造成高海拔地区输电线路污闪事故率大幅上升。通过对复合绝缘子样品分别进行持续4000h的UVA、UVB、UVC紫外线辐射试验,结合扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)检测、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)检测等检测手段,获得了不同波长紫外线对复合绝缘子表面憎水性的影响规律,认为UVC紫外线为造成复合绝缘子表面憎水性丧失的主要因素,并最终提出了具体的影响机制。     

高海拔地区染污绝缘子交流放电特性的研究

本文提出染污悬式绝缘子的交流闪络特性与压力的关系,低气压下污闪电压与常压下污闪电压的关系可表示为U=U_(?)(P/P_0)~(?),n=0.44。海拔H km(H>1km)处的绝缘子串泄漏比距应为海拔1km处绝缘子串泄漏比距的K′[K′=(?)~((?).11(?)(H-1))]倍,从而得出高海拔地区各污秽等级所要求的泄漏比距。     

交流电晕对复合绝缘子硅橡胶伞裙憎水性的影响研究

随着复合绝缘子在电力系统的广泛应用,电晕放电对其长期运行性能的影响是一个值得关注的问题。通过构建针-板电极系统,以清洁硅橡胶试片、人工染污硅橡胶试片、运行绝缘子伞裙试样为对象,系统地研究了在强烈交流电晕作用下硅橡胶伞裙材料的憎水性丧失和恢复过程。研究结果表明:在交流电晕持续作用下,硅橡胶材料的憎水性会逐步丧失,而人工染污和自然积污状态下的硅橡胶憎水性丧失进程相对缓慢,且稳定后的静态接触角也较高,适量的污秽层有利于复合绝缘子硅橡胶伞裙抵御电晕老化。在电晕作用后,由于硅橡胶材料内憎水性小分子硅氧烷的迁移作用,无论是清洁还是积污状态,表面憎水性均能在短时间内恢复到接近初始状态。     

运行复合绝缘子表面粗糙度对憎水性特性的影响

复合绝缘子憎水性测量前需要进行预处理,但这是否适用于表面存在污秽和老化的运行复合绝缘子尚有争论。为此,对预处理过程前后运行复合绝缘子憎水性的变化、轻污秽和重污秽等级及表面发生粉化的复合绝缘子表面粗糙度以及表面粗糙度对憎水性特性的影响进行了研究。研究结果表明,预处理前后会引起部分伞套憎水性分级产生相反结果,静态接触角相差达15.3%;不同污秽等级表面预处理前后的粗糙度Ra和RSM变化可达130%、269%;在Ra为3.242μm、RSM为400μm的高粗糙度表面憎水性表现为永久丧失;粗糙表面会引起水珠状态变化,导致的静态接触角变化在10min变化可达到31%,也会引起2种测量方法产生不同结果。建议憎水性测量参数中增加表面粗糙度。     

基于紫外成像的憎水性表面电晕起始放电研究

由于紫外成像仪能对电晕放电刚开始辐射出的紫外光子进行及时捕捉,所以通过紫外成像的方法能更加准确的确定电晕的起始电压。采用紫外成像仪观察电晕放电时辐射的紫外光子,研究了憎水性表面水珠的数目、大小对电晕起始电压的影响。结果表明:在测试条件完全一致的情况下,在水珠体积一定时,憎水性表面水珠电晕放电的起始电压随水珠的数量增加而下降;水珠数量一定时,电晕放电起始电压随水珠的体积增大而下降;憎水性表面的电晕起始电压比亲水性表面的电晕起始电压高20%~40%。电晕放电状况与监测到的光子数有关,在利用紫外成像仪监测绝缘材料表面电晕放电时,应结合表面的湿润情况进行综合判断,才能有效得到该状态下的起始电晕放电特性。     

复合绝缘子憎水性机理分析

本文阐述了老化前后复合绝缘子表面憎水性的变化，分析了复合绝缘子老化的原因，并通过试验验证了复合绝缘子憎水性丧失及恢复的机理。     

复合绝缘子憎水性表面水滴的电场特性分析

基于复合绝缘子的污闪理论,通过两种简化的硅橡胶平板模型,应用电场有限元计算软件ElecNet分别模拟了复合绝缘子护套表面和伞裙表面水滴的电场特性,着重研究比较了水滴的体积、接触角、形状等参数对水滴表面电场的影响,分析了两种模型中影响水滴表面电场强度的主要因素,并计算了复合绝缘子表面附着水滴时的电场,得出复合绝缘子伞裙上下表面以及护套表面附着的分离水滴使电场大大增强的结论。     

温度、酸碱对复合绝缘子憎水性的影响

复合绝缘子在运行中受外界环境影响,导致其憎水性下降甚至暂时丧失,而发生不明闪络故障,本文研究了温度和酸碱度对复合绝缘子老化的影响,采用动态接触角对温度和酸碱度影响下的复合绝缘子憎水性进行准确区分,明确了温度和酸碱度对复合绝缘子憎水性的影响程度。     

高电导率雾对复合绝缘子憎水性的影响

沿海地区的海雾以及城市工业区的浓雾,其雾水的电导率高,会导致绝缘子快速积污,并可能对复合绝缘子憎水性能产生影响,研究了高电导率雾环境下染污硅橡胶表面的憎水性能变化过程。利用超声波雾发生装置来产生高电导率雾,在小雾室内使染污的硅橡胶试片受潮,采用静态接触角法测量染污试片表面的憎水性在受潮前后的变化。试验发现,在高电导率雾中受潮会导致染污硅橡胶试片表面的憎水性下降。受潮结束后,污层表面的憎水性恢复情况和污秽物中的不溶物成分有关;污秽中可溶盐成分与不溶物成分的比值越高,对憎水性恢复越不利;此外,环境湿度越高,越不利于憎水性恢复。分析认为,高电导率雾导致硅橡胶表面污层的盐密值增加,增强了污层的吸水能力,是染污硅橡胶表面憎水性下降的原因。     

紫外线老化对复合绝缘子硅橡胶憎水性的影响

硅橡胶复合绝缘子的优良耐污闪性能源自于硅橡胶材料的憎水性以及憎水迁移性。本文研究了紫外老化对硅橡胶憎水性影响以及硅橡胶表面积污后的憎水迁移性。研究结果表明：经小分子处理的硅橡胶经过2 000 h紫外线辐射后仍能够保持良好的憎水性,静态接触角仍能达到102.3°,憎水性等级为HC2级;硅橡胶上的污层在较短时间内具有了憎水性,憎水性等级能达到HC2~HC3。并对硅橡胶紫外老化机理以及憎水迁移性机理进行了分析。     

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。     

复合绝缘子憎水性丧失的研究

根据复合绝缘子的主要成分、生产用的原材料,从运行中电气和环境应力影响及制造原因分析复合绝缘子在挂网运行过程中憎水性下降和憎水性迁移性丧失的原因,通过大量的抽检数据,探讨复合绝缘子憎水性丧失的防范措施。     

表面憎水性不均匀分布时复合绝缘子污闪特性

针对复合绝缘子在现场运行中有可能出现的憎水性不均匀分布的情况,分别模拟7种典型憎水性分布状态,利用升降法对复合绝缘子开展污闪特性试验研究。在记录电流电压变化同时,利用高速摄影仪同步拍摄了电弧发展至闪络形态的变化。结果表明:当连续分布憎水性区域所占比例为33%时,闪络电压较亲水性闪络电压低14.4%以上;下表面的憎水性状态对绝缘子整体污闪电压起决定作用。7种状态下,绝缘子在闪络电压和放电特征上都有明显差异;从泄漏电流特征变化反映出的湿润过程可区分为亲水特征和憎水特征;从闪络机理上可分为同步闪络和不同步闪络,发现后者是闪络电压异于亲水性的根本原因。对于在运线路复合绝缘子,当连续憎水性区域所占比例低于一定值时,须考虑憎水性不均匀分布对污闪电压的影响;同时应重点关注运行中绝缘子下表面憎水性状态,作为衡量耐污闪能力的重要指标。     

复合绝缘子表面憎水性和污秽对其湿闪电压的影响

提出一种染污复合绝缘子的湿闪络试验方法，给出不同憎水性和污秽条件下复合绝缘子的干、湿闪电压，并根据试验结果对其干、湿闪机理进行了分析。试验结果表明：复合绝缘子的湿闪电压随表面憎水性的减弱而降低，干闪电压与表面憎水性无关；表面存在污秽时，绝缘子的湿闪电压较清洁表面有明显下降；其表面憎水性的不同仍然影响着复合绝缘子的湿闪电压；在不同盐密条件下，涂污的复合绝缘子湿闪电压也随表面憎水性的减弱而降低；重污秽条件下其表面憎水性较差时的湿闪电压要比憎水性良好时下降11％。     

绝缘子憎水性表面污秽测量方法研究

为了采用局部表面电导率法对绝缘子憎水性表面污秽进行测量,文中在已有局部表面电导率法测量绝缘子亲水性表面污秽的基础上,研究了绝缘子表面污秽憎水性的消除方法,提出了局部表面电导率测量仪结合滴高岭土悬浊液来测量绝缘子憎水性表面污秽的方法。利用该方法对实验室的人工染污试品和实际直流换流站的自然污秽绝缘子憎水性表面的污秽进行了测量研究,研究结果验证了该方法的可行性和准确性。     

气压对绝缘子染污放电特性的影响

本文用人工污秽试验方法研究了四种悬式绝缘子在360～760mmHg气压范围内的交流污闪特性,并从理论上分析了低气压影响绝缘子染污放电性能的原因,在已有交流污闪临界条件计算程序中引入气压的影响,计算了绝缘子污闪电压,计算值与实测值接近。     

复合绝缘子憎水性测量及影响因素分析

从复合绝缘子憎水迁移性的机理出发,探讨憎水性的分级和测量方法,深入分析温度、湿度、电弧放电、污秽程度及酸碱度等因素对复合绝缘子憎水性的影响情况,并总结出相关规律,为改善复合绝缘子的憎水性能,降低污闪事故的发生提供技术参考.     

用动态滴水法评估硅橡胶复合绝缘子表面憎水性

为有效评估硅橡胶复合绝缘子在实际运行过程中表面憎水性变化情况,利用CIGREWGD1.14提出的动态滴水实验法搭建了憎水性检测系统,以不同老化程度的硅橡胶复合绝缘子为试样,在交流电压下以12滴/min的速率将电导率为2.0mS/cm的液滴匀速滴至试样表面,运用高速摄像机记录液滴在试样表面动态变化过程及其引发的表面放电现象,采用光电倍增管测量表面放电强度,通过分析放电分布及特征建立了绝缘子表面放电图谱、放电发光分布、发光亮度、放电相对光强与试样憎水性的对应关系。研究表明,随着憎水性的下降,绝缘子表面放电强度、放电发光分布、发光亮度和放电光强均呈现增大的趋势。研究结果为复合绝缘子表面憎水性变化提供了一种基于放电光学特征分析的评估方法。     

气温剧变对复合绝缘子憎水性及表面硬度的试验研究

绝缘子在实际使用过程中,不仅会随着使用年限的增加而产生老化,环境温度的突然变化也会对绝缘子的憎水性、表面硬度产生影响,在电力系统中,许多不明闪络往往发生在外界环境发生突变的时候,为了更好的研究环境温度短时间内剧烈变化对复合绝缘子的影响,文中对复合绝缘子样品进行了温度循环试验,以模拟环境温度短时间内剧烈变化,并研究了复合绝缘子在温度循环试验条件下憎水性及表面硬度的变化。结果表明,短时间的温度突变能够影响绝缘子表面憎水性与硬度,并且随着温度循环次数的增加,绝缘子表面的憎水性会进一步下降,表面硬化更加明显,二者表现出一定的相关性。