超疏水绝缘表面直流沿面污闪特性研究

利用一种具有优异憎水性和自清洁特性的仿生超疏水涂层制备绝缘表面，设计雾水润湿下污秽绝缘表面的直流闪络试验，研究仿生超疏水绝缘表面的直流污闪特性。同时依据表面液滴的浸润状态，从电场角度对超疏水涂层表面的污闪电压进行预测。结果表明：超疏水涂层表面在润湿加压过程中具有自洁性，闪络经表面液滴和干区形成。本文提出的方法预测的闪络电压分别与液滴体积呈负相关，与接触角呈正相关，预测值与实测值相吻合，精度高于传统预测模型。     

碳化硅改性超疏水涂层协同增强直流沿面闪络性能及机理研究

超疏水涂层在能源电力装备防湿/污闪络方面具有潜在的应用前景，但其表面在直流电场下易积聚电荷，导致电场畸变，诱发沿面闪络。该文研制了一种兼具优异憎水性和电荷消散特性的碳化硅/氟碳树脂超疏水涂层，研究了其沿面闪络特性和机理。结果表明，填充碳化硅质量分数为40%的氟碳树脂超疏水涂层沿面闪络性能最佳，与室温硫化（RTV）硅橡胶涂层相比，其干闪和湿闪电压分别提升了62.1%和90.6%。研究发现，填充40%碳化硅的氟碳树脂超疏水涂层表面以浅陷阱为主，被捕获的载流子易于脱陷，有效提升了涂层的沿面干闪电压；同时，该超疏水涂层表面粘附功低，水滴易被电场驱离，可形成较大干区，显著提升了涂层的湿闪电压。因此，碳化硅/氟碳树脂超疏水涂层表现出良好的憎水性能、电荷消散特性和直流沿面闪络性能，对提升高湿环境中能源电力装备的绝缘性能具有重要参考价值。     

甲基硅树脂超疏水涂层的凝露特性及防污闪性能探讨

甲基硅树脂超疏水涂层由于独特的表面微观结构,具有良好的机械耐磨性能和自清洁功能。开展了甲基硅树脂超疏水涂层的凝露特性试验、超疏水绝缘子的人工积污试验和工频污闪特性试验,探讨了甲基硅树脂超疏水涂层受切向交流电场下的凝露过程及其防污闪性能。试验结果表明甲基硅树脂超疏水涂层具有良好的防污闪性能,对实现电力系统的安全稳定运行具有重要的参考意义。     

RTV涂层表面憎水分布对其防污闪性能的影响

通过在玻璃绝缘子上配置不同的RTV涂层方式,模拟涂覆了RTV涂层的绝缘子表面各种憎水性分布情况,进行短时污秽耐受试验和人工污秽闪络试验,研究RTV涂层表面憎水性分布不均对其防污闪性能的影响。研究结果表明:当涂覆有RTV涂料的绝缘子表面憎水性分布不均时,其污闪电压严重下降。绝缘子下表面涂层的憎水性对绝缘子防污闪能力影响尤为显著。     

运行多年RTV涂料绝缘子防污性能的研究

室温硫化硅橡胶(RTV)涂料具有优异的憎水性和憎水迁移性,可显著提高瓷和玻璃绝缘子的污闪电压,目前已在电力系统广泛应用。通过以挂网运行多年后的RTV涂料绝缘子为试品,对RTV涂层表面的积污状况、憎水性、憎水迁移性和憎水性丧失后的恢复能力及试品在长时间饱和受潮条件下的耐污闪能力进行研究,研究结果对RTV涂料在输电线路绝缘子上的使用提供了有力的技术支持。     

运行多年RTV涂料绝缘子防污性能的研究

室温硫化硅橡胶(RTV)涂料具有优异的憎水性和憎水迁移性，可显著提高瓷和玻璃绝缘子的污闪电压，目前已在电力系统广泛应用。通过以挂网运行多年后的RTV涂料绝缘子为试品，对RTV涂层表面的积污状况、憎水性、憎水迁移性和憎水性丧失后的恢复能力及试品在长时间饱和受潮条件下的耐污闪能力进行研究，研究结果对RTV涂料在输电线路绝缘子上的使用提供了有力的技术支持。     

绝缘子的超疏水涂层覆冰特性试验研究

采用超疏水涂层是提高输电线路绝缘子防冰能力的重要方法之一。为此,提出一种通过在低表面能疏水性材料表面化学沉积纳米粒子制备绝缘子超疏水涂层的方法。扫描电镜显示涂层表面有类荷叶的微纳二元复合粗糙结构,其水滴静态接触角达到(160±0.5)°。将分别涂敷有超疏水涂层、RTV涂层以及无涂层的玻璃板试品放入人工覆冰实验室进行覆冰试验,测试了3种覆冰试品的覆冰形貌、覆冰质量以及交流闪络电压。试验与分析结果表明,涂敷RTV涂层与无涂层的试品相比,超疏水涂层试品的试品覆冰形成显著较慢,覆冰质量较低,超疏水涂层防止了连续冰膜的形成,提高了试品的覆冰闪络电压。     

局部破损RTV涂层盘型悬式绝缘子的污闪特性研究

RTV涂层长期运行在高温、高湿和强紫外线照射的环境中局部区域涂层会出现粉化甚至脱落现象,文中针对此现象,对不同类型局部破损RTV涂层盘型悬式绝缘子的污闪特性进行了研究。制作不同类型局部破损RTV涂层的玻璃试片,利用人工污闪试验研究局部破损情况对污闪特性的影响,并通过盘式悬式绝缘子的人工污闪试验对以上结果进行了验证;利用有限元软件研究RTV涂层局部破损情况对绝缘子表面电场分布的影响。研究结果表明:绝缘子表面RTV涂层局部破损对盘型悬式绝缘子污闪特性有着重要影响,破损区域沿爬电距离方向距离越长,对其防污闪性能影响越大;局部破损发生的位置不同对污闪电压影响大小也不同,破损位置发生在高压端钢脚附近对污闪电压的影响较小;局部区域RTV涂层的破损会导致其他未破损区域的压降和电场畸变增大,容易产生电晕放电,加速劣化未破损区域RTV涂层的憎水性及憎水迁移性。     

不同类型RTV憎水性及闪络特性分析

室温硫化硅橡胶（room temperature vulcanized silicone rubber,RTV）具有很好的防污性能,在电力系统中已广泛应用,但不同类型的RTV涂料防污性能不同。测定了不同RTV涂料的静态接触角,并对RTV涂料污闪后的憎水性恢复特性以及交直流下的闪络特性进行了试验分析。试验结果表明,长效型RTV涂料（P-RTV）的憎水性大于高自洁型RTV涂料（S-RTV）;在同一污秽度下P-RTV污闪电压比S-RTV高,说明更强的憎水性意味着更高的防污性能。此外,沿面闪络会导致P-RTV涂料憎水性暂时性的部分丧失,污闪电压幅值下降11.1%~21.1%,此部分丧失一段时间后可恢复,而S-RTV涂料憎水性的丧失部分却是不可恢复的;RTV涂料表面均有不同程度灼烧痕迹且放电痕迹分布在与高压端相连的绝缘子下表面,这是导致表面防污性能下降的因素之一。直流电压下RTV涂料表面灼烧痕迹明显,抗漏电起痕性能较弱。P-RTV综合性能优于S-RTV,因此实际使用应优先考虑P-RTV。研究结果对RTV涂料的研制和使用具有一定的指导意义。     

芯棒涂覆H-PRTV长棒形瓷绝缘子直流污闪特性

外形结构和材料对绝缘子的污秽闪络特性有较大影响。为此,采用恒压升降法,在高海拔地区进行了大吨位长棒形瓷绝缘子的直流人工污秽试验,通过测量泄漏电流和污闪电压,拍摄电弧发展照片,对比研究了芯棒涂覆强疏水型长效防污闪涂料H-PRTV对长棒形瓷绝缘子直流污闪特性的影响。结果表明,芯棒涂覆H-PRTV后,长棒形瓷绝缘子直流污闪电压明显提高,电弧发展过程明显缩短,临闪前大幅值泄漏电流脉冲减少,整个污秽闪络过程有延缓的趋势。     

涂覆不同疏水性涂层玻璃绝缘子串覆冰与闪络特性

疏水性涂层能降低水滴在表面的粘接率,或可有效降低绝缘子覆冰程度。为此在多功能人工气候实验室内对4种涂覆不同疏水性涂层的LXP-70玻璃绝缘子串(3片)进行了不带电覆冰和交流闪络试验,并与无涂层绝缘子串进行了对比,研究了不同疏水性涂层对玻璃绝缘子串表面的覆冰形貌、冰棱长度、覆冰重量增长及融冰期闪络电压的影响。试验结果表明:疏水性涂层对绝缘子串的覆冰和融冰期闪络电压影响明显,各绝缘子串的覆冰重量随表面疏水性增强而下降;融冰期闪络电压则基本随疏水性增强而提高,各绝缘子串闪络电压随时间变化的趋势符合U型曲线;疏水性最好的涂层绝缘子其覆冰重量相比于无涂层绝缘子降低26.07%,最低闪络电压提高45.33%,而接触角为110°的涂层绝缘子串其防覆冰和冰闪表现不如无涂层绝缘子串。     

甲基硅树脂超疏水涂层的防污闪性能

超疏水涂层具有自清洁性,在绝缘子表面涂覆超疏水涂层有助于提高输电线路抵御污秽闪络事故的能力。为此提出了一种具有良好耐磨性能的新型甲基硅树脂超疏水涂层,对涂覆甲基硅树脂超疏水涂层的绝缘子串进行了人工污秽试验研究,试验观测了绝缘子串的表面润湿状态、污闪电压、临界泄漏电流和憎水性恢复。结果表明:涂覆超疏水涂层的绝缘子表面饱和湿润后水滴分布稀疏,有效利用了绝缘子表面的爬电距离;在重度污秽条件下,流过绝缘子表面的临界泄漏电流仅为84.7 m A,绝缘子串的工频污闪电压为63.2 k V。甲基硅树脂超疏水涂层在人工污秽试验中显示出良好的防污闪效果,对提高输电线路绝缘子防污能力具有重要的参考价值。     

试验方式对瓷和玻璃绝缘子串直流污闪特性的影响

绝缘子人工污秽闪络试验3种常用的电气试验方法,包括均匀升压法、50%耐受电压法和最大耐受电压法。目前,国内外对试验方法影响绝缘子直流污闪特性的研究很少,该文基于人工气候室内7片染污瓷和玻璃绝缘子串(XP-160、XWP2-160、LXY4-160、LXHY3-160)直流闪络特征的测量,比较了3种电气试验方法下绝缘子串的直流污闪电压的差异。结果表明:试验方法对绝缘子的直流污闪电压有影响;对于相同类型的绝缘子,直流闪络电压与等值附盐密度(ESDD)拟合公式均满足负幂指数函数关系,与使用的电气试验方法无关。因此,可以根据试验的具体情况,选择适当的试验方法。     

高海拔地区直流输电线路外绝缘特性研究

为给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘的设计提供参考,在实际高海拔条件下采用恒压升降法详细研究了瓷、玻璃和复合绝缘子的直流污闪特性,其内容主要包括:不同悬挂方式和污秽分布情况对瓷绝缘子污闪特性的影响;2种大吨位玻璃绝缘子直流污闪特性的对比及550 kN玻璃绝缘子V串与I串污闪电压的比较;比较3类绝缘子直流污闪特性。试验结果表明:悬挂方式及污秽分布情况对瓷和玻璃绝缘子有较大影响;复合绝缘子的直流污闪特性明显优于瓷和玻璃绝缘子;爬电距离不是决定复合绝缘子直流污闪电压的唯一因素,合理优化复合绝缘子的伞裙结构可有效提高其单位绝缘高度的直流污闪电压。     

直流复合绝缘子不均匀污秽闪络特性研究

为了给超高压及特高压直流线路复合绝缘子设计应用提供依据,采用人工污秽试验方法研究了直流复合绝缘子不均匀污秽闪络特性以及憎水性条件下污闪电压的提高幅度,提出了直流复合绝缘子不均匀污秽闪络电压的修正系数公式,获得了修正系数。研究结果表明,污秽在上下表面不均匀分布对复合绝缘子污闪电压的影响比瓷或玻璃绝缘子的影响小,直流复合绝缘子上下表面污秽不均匀校正系数为1.065,复合绝缘子在憎水性下直流污闪梯度比亲水性下高出近153%。     

三伞玻璃型绝缘子泄漏电流特性研究

为了有效地预防污闪的发生,通过人工污秽试验方法,对三伞玻璃绝缘子在不同电压、不同污秽情况下进行交直流污闪特性试验,采集了污秽放电过程中大量的泄漏电流变化情况。根据电流脉冲特性将交流闪络过程分为四个阶段:安全阶段、过渡阶段、危险阶段和闪络阶段,并提出了通过临界闪络电流波形评估绝缘污秽状态以及预测绝缘子发生污闪的可能性。     

低气压下长串绝缘子的直流污闪特性

为了解污秽和高海拔对正在建设的云广±800kV直流特高压线路外绝缘面临的综合影响,利用大型多功能人工气候室进行了低气压下XZP-210绝缘子长串直流污秽闪络特性试验研究,确定了利用人工气候室模拟高海拔进行污闪试验的方法。研究表明:海拔232m～3km且盐密为0.03～0.15mg/cm2时,XZP-210绝缘子直流污闪电压与串长呈线性关系;绝缘子直流污秽闪络电压与污秽满足负幂指数函数关系,其污秽影响特征指数b值为0.337～0.352,且受气压的影响;直流污秽绝缘子闪络电压随气压的降低而降低,其气压影响特征指数n为0.35～0.42,且污秽越重,n值越小。     

复合绝缘子与瓷和玻璃绝缘子直流污闪特性比较

为满足我国特高压直流工程建设的需要，该文通过人工污秽试验，对3种超、特高压直流复合绝缘子短样及4种不同型式瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了比较分析。结果表明：复合绝缘子的污秽影响特征指数a为0.267~ 0.291，小于瓷和玻璃绝缘子；其沿面50%闪络电压梯度和爬电距离有效系数均高于瓷和玻璃绝缘子；复合绝缘子耐污性能优于瓷和玻璃绝缘子，污秽越严重，其耐污性能越明显；绝缘子伞裙结构和型式对其污闪特性有重要影响。     

污秽成分对LXY_4—160绝缘子串交流闪络特性的影响

自然条件下绝缘子表面的积污成分呈多样性,而污秽成分差异对绝缘子污闪电压有影响。本文以7片LXY4—160标准玻璃绝缘子串为研究对象,试验研究其在不同污秽成分下的交流闪络特性,结合不同污秽成分下绝缘子表面污层电导率和泄漏电流的测量结果,分析了污秽成分对绝缘子串交流闪络特性的影响,研究结果表明:改变污秽成分中可溶性物质和不溶性物质的比例,均对污闪电压有影响;对于可溶性物质,绝缘子的污闪电压随着NaCl比例减小、CaSO4比例增加而升高;对于不溶性物质,绝缘子的污闪电压随着SiO2、Al2O3和Fe2O3混合物比例变化而产生相应的改变;不同污秽成分下绝缘子表面污层电导率和泄漏电流存在差异,影响局部电弧的产生和发展过程,最终导致绝缘子污闪电压存在差异;自然积污研究中仅利用等值盐密无法表征自然积污程度。研究结果对输电线路外绝缘设计和选择具有一定的参考价值。     

污秽不均匀度对LXY4-160玻璃绝缘子串交流闪络特性的影响*

输电线路绝缘子表面污秽在自然条件下分布不均匀,污秽不均匀度是影响闪络电压的重要因素,因此研究输电线路绝缘子在不均匀污秽下的闪络特性具有重大意义。首先进行了LXY4 160玻璃绝缘子串的自然积污试验,然后研究了交流电压下污秽分布不均匀时7片LXY4 160玻璃绝缘子串的交流闪络特性,分析了不均匀污秽下绝缘子表面污层电导率和泄漏电流与污闪电压的关系,得到了不同盐密(SDD)、不同污秽不均匀度(T/B)下绝缘子串的闪络特性。研究结果表明：SDD和T/B对LXY4 160玻璃绝缘子串的污闪电压有影响,且二者对污闪电压的影响是相互独立的;随着T/B的减小,污闪电压会增大;7片LXY4 160玻璃绝缘子串的污闪电压(Uf)与T/B、SDD分别满足对数和幂函数关系,且污秽影响特征指数b为0.280,不均匀污秽下修正系数C为0.271;不均匀污秽下绝缘子表面污层电阻将增大是导致LXY4 160玻璃绝缘子串污秽交流污闪电压提高的主要原因。研究结果对输电线路外绝缘设计和选择具有一定的参考价值。