不同憎水性绝缘子串覆冰电场仿真分析

已有研究表明,通过涂覆憎水性材料可减少绝缘子覆冰量,并提高其覆冰闪络电压。目前使用较为广泛的为RTV涂料,但近年来,国内外一些研究人员研制出了仿荷叶超疏水涂料,其静态接触角超过160°,将其涂覆于绝缘子表面,取得了良好的防覆冰效果。根据普通玻璃绝缘子、涂覆RTV涂料绝缘子以及涂覆有超疏水涂料绝缘子的实际覆冰形态,建立了覆冰绝缘子串电场仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,在相同外施电压下,超疏水绝缘子串模型的最大表面电场与电场不均匀系数均低于RTV绝缘子串模型以及无涂层玻璃绝缘子串模型。研究成果对于防止绝缘子串覆冰闪络事故具有积极的指导意义。     

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％。     

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。     

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。     

覆冰程度对复合绝缘子直流覆冰闪络特性的影响

覆冰下绝缘子电气性能将降低,国内外采用绝缘子覆冰质量(m)、旋转导体覆冰厚度(D)或绝缘子表面覆冰厚度(d)等表征绝缘子的覆冰程度。为了解覆冰程度对绝缘子冰闪电压的影响,开展了不同覆冰程度下500kV复合绝缘子短样直流冰闪特性的试验研究,分析了绝缘子覆冰质量、旋转导体覆冰厚度和绝缘子表面覆冰厚度对复合绝缘子冰闪电压的影响。结果表明:盐密为0.05mg/cm2且单支绝缘子覆冰质量为5.0kg时复合绝缘子直流冰闪梯度约为77kV/m;m、D或d均可表征绝缘子的覆冰程度,且具有等价性关系,即d=1.06D0.78和m=3.52lnD-5.37。研究结果可为覆冰地区输电线路外绝缘的选择和设计提供参考。     

电压类型对复合绝缘子覆冰及闪络特性的影响

近年来,国内外学者对交流带电覆冰做了较多的研究,但就直流电压下带电覆冰特性及其闪络特性的影响研究较少。本文在人工气候室模拟自然覆冰条件,对35k V复合绝缘子进行了不带电及10k V、20k V、30k V交流、正极性直流、负极性直流电压作用下的雨凇覆冰试验,对比了不同电压类型下,绝缘子的覆冰及其闪络特性的差异,分析了电压类型对其影响的机理,并提出了合理的解释。试验结果表明:不同类型电压作用下,绝缘子的覆冰及其闪络特性存在较大的差异,负极性直流电压作用下的伞裙冰棱内部气泡较交流、正极性直流要大;交、直流电压作用下,绝缘子冰棱密度均随电压升高呈持续下降趋势;外施电压升高到一定程度时,负极性直流电压作用下的绝缘子冰重随电压升高而下降速度最快;负极性直流电压作用下的覆冰绝缘子的直流冰闪电压最低。     

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。     

预染污方式对复合绝缘子人工覆冰直流闪络电压的影响

绝缘子覆冰是一种特殊形式的污秽,一般来说覆冰前绝缘子表面存在污秽才会导致绝缘子在运行电压下发生冰闪。为模拟和表征污秽对绝缘子冰闪电压的影响,根据多功能人工气候室的试验结果,探讨了染污方式,即固体涂层法或覆冰水电导率法对两种型式的复合绝缘子覆冰直流电压的影响,分析了人工覆冰绝缘子的两种染污方式之间的关系。研究结果表明:在对冰闪电压的影响上,两种染污方式存在等价性,但采用覆冰水电导率模拟污秽时试验简便,试验结果的分散性相对较小;染污方式对覆冰绝缘子的放电路径有影响,固体涂层法染污的复合绝缘子冰闪路径沿着绝缘子表面,由于憎水性的影响,其间歇性电弧容易烧伤伞裙表面,导致憎水性下降或丧失;覆冰水电导率模拟污秽时,放电沿着冰层外表面,试验结果的分散性较小,试验简便和易于控制。因此,建议试验时可以采用覆冰水电导率法模拟污秽。     

绝缘子覆冰试验方法探讨

绝缘子冰闪特性是严重覆冰区外绝缘设计的重要依据,而绝缘子覆冰试验方法则是研究绝缘子冰闪特性的基础。国内外在绝缘子覆冰方面做了很多研究,但试验方法却一直没有统一的标准。文章在总结国内外试验方法的基础上,分析已有的研究成果,在覆冰试验方法上做了一些探讨。     

直流电场对复合绝缘子覆冰及其闪络特性的影响

为研究直流电场对复合绝缘子覆冰的影响,在人工气候实验室中对FXBW-35/70型复合绝缘子进行了带电人工模拟覆冰试验。分别进行了不带电以及正负10 kV、20 kV、30 kV的直流电压试验,对比了不同电压等级下的绝缘子覆冰和闪络特征,分析了直流电场下不同极性对覆冰的影响,并进行了解释。试验结果表明:直流电场强度对复合绝缘子覆冰和闪络特性会产生影响,随着试验电压等级的升高,绝缘子伞面冰层的粗糙程度会增大,冰凌的向内弯曲度会增大,密度降低,覆冰质量呈先增大后减少的变化趋势,覆冰绝缘子的50%闪络电压呈先降低后上升的趋势;直流电场的不同极性也会对复合绝缘子覆冰产生影响,相同电压等级下,正极性电压作用下的冰凌平均密度大于负极性,负极性电压作用下的绝缘子50%闪络电压低于正极性。     

丧失憎水性的直流复合绝缘子耐污特性

通过人工污秽试验研究了丧失憎水性的复合绝缘子在直流电压下的污秽闪络特性,给出了两种憎水性状态下的复合绝缘子污闪电压,在憎水性完全丧失状态下时不同表面污秽度下的复合绝缘子50%闪络电压,文中还分析了表面污秽不均匀分布对污闪电压的影响。试验结果表明即使复合绝缘子完全丧失憎水性,其污闪电压较相同长度的瓷或玻璃绝缘子串高20%～50%。     

110kV防冰闪型复合绝缘子的冰闪特性

绝缘子覆冰闪络一直是覆冰地区输电线路发生故障的主要原因之一。为此,研究了110kV复合绝缘子的覆冰电气特性。针对所研制的110kV的防冰闪型绝缘子进行污秽模拟及覆冰过程试验,根据最低闪络电压法及U型曲线法进行覆冰电气试验。结果表明:在相同条件下,防冰闪型复合绝缘子的覆冰工频闪络电压比普通型复合绝缘子复合绝缘子约高10%～20%;覆冰越严重,防冰闪复合绝缘子的工频闪络电压比普通型复合绝缘子提高的幅度越大;覆冰越严重,防冰闪复合绝缘子的工频闪络电压比普通型复合绝缘子下降的趋势越缓。因此,优化复合绝缘子的伞形结构可改善其冰闪特性。     

用冷雾法研究复合绝缘子污秽闪络特性

针对绝缘子冬季雾闪的典型气象特征,提出了一种研究复合绝缘子污闪特性的冷雾试验方法。设计了冷雾试验的温度控制方法,即试验时环境温度在-2~2℃范围内循环。根据冷雾中随着温度循环次数的增加试样的闪络电压呈"U"形分布的特征,提出冷雾中复合绝缘子污闪特性的评价方法。最后,分别利用该冷雾试验方法和传统蒸汽雾法评价了一种复合绝缘子短串试样的污秽闪络特性。试验选择一种污秽度、两种初始憎水性状态。结果表明：对于2组具有不同初始憎水性状态的污秽复合绝缘子试样,冷雾法试验结果比蒸汽雾法的试验结果分别低12.8%和25.5%,从而证实了用冷雾法研究复合绝缘子污闪特性的必要性。     

覆冰程度对瓷、玻璃和复合绝缘子交流冰闪特性的影响

污秽覆冰环境下绝缘子电气性能是输电线路外绝缘选择的基础。国内外在该领域开展了大量研究,然而关于覆冰程度对不同材质绝缘子交流闪络特性影响的对比研究较少。因此,在大型多功能人工气候室对瓷、玻璃和复合绝缘子进行交流覆冰闪络试验研究,对比分析覆冰程度对3种绝缘子交流冰闪特性的影响,并讨论覆冰程度不同表征方式之间的等价性关系。结果表明：3种绝缘子50%冰闪电压均随冰厚、覆冰质量和污秽的增加而下降;复合绝缘子受冰厚、覆冰质量的影响比瓷和玻璃绝缘子明显,其冰厚、覆冰质量影响特征指数略大于瓷和玻璃绝缘子;复合绝缘子污秽特征影响指数略小于瓷和玻璃绝缘子;绝缘子覆冰质量和监测导体冰厚均可表征绝缘子覆冰程度,且根据覆冰绝缘子串冰闪电压一致原则推导出两种表征覆冰程度参量的等价性关系。     

均压环安装位置对220kV复合绝缘子覆冰及其闪络特性的影响

在人工气候室对不同位置安装均压环的220 kV复合绝缘子进行了人工带电覆冰试验,分析了均压环安装位置对绝缘子覆冰及电气特性的影响。结果表明:复合绝缘子本身电场分布极不均匀,使不同均压环安装位置对改善电场分布的效果不尽相同,从而对复合绝缘子覆冰有明显影响。高压端均压环使高压端伞裙覆冰比较均匀,冰棱生长较长,均压环冰棱呈向外弯曲生长,提高冰闪电压;低压端均压环使低压端伞裙相邻冰棱之间发生粘接,均压环冰棱基本呈垂直生长,降低冰闪电压;绝缘子和均压环表面覆冰密度大于冰棱冰密,安装均压环的高压端或低压端,其表面和冰棱冰密都大于不带均压环时;仅高压端带均压环时的绝缘子自身冰重大于仅低压端带均压环时。     

复合绝缘子污闪与冰闪特性及临界闪络电流研究

绝缘子的电气特性是进行输电线路外绝缘设计的关键参数之一,其临界闪络电流对绝缘子的状态评估和闪络预警有着重要的作用。以FXBW-110/100型复合绝缘子为试品,在人工气候室对该绝缘子进行了人工污秽试验和人工覆冰试验。试验结果表明：复合绝缘子污闪和冰闪电压随着绝缘子表面盐密的增加而降低,冰闪和污闪电压与盐密均满足负幂指数关系,覆冰条件下的污秽特征指数与污秽无覆冰状态下的特征指数相差不大,可将覆冰视为一种特殊形式的污秽;在相同污秽条件下覆冰复合绝缘子的闪络电压比未覆冰的闪络电压低,随着覆冰厚度的增加,绝缘子闪络电压进一步降低;复合绝缘子污闪和冰闪的临界闪络电流与盐密满足幂指数关系,污闪和冰闪的临界闪络电流均随着绝缘子表面的盐密的增加而增加,在相同污秽条件下覆冰绝缘子的临界闪络电流比未覆冰的临界闪络电流更大。     

PRTV涂料对绝缘子串交流冰闪电压的影响

PRTV涂料具有良好的防污闪性能,但用于防覆冰闪络方面,国内外的相关研究还鲜有报道。根据人工气候室的试验结果,笔者分析了在覆冰期、融冰期覆冰水电导率和串长对涂有PRTV绝缘子串的覆冰闪络电压的影响。通过对涂有和未涂PRTV两种形式绝缘子串的覆冰闪络特性的分析,得出PRTV对于提高覆冰绝缘子闪络电压没有效果,涂PRTV的绝缘子串其冰闪电压约降低10%～15%;PRTV涂层的憎水性引起绝缘子表面覆冰状态发生变化,使得冰层与涂料表面粘附不紧密,内部存在许多微小气隙,容易产生局部放电和局部电弧,从而损坏PRTV涂层,导致绝缘子串泄漏电流增大。     

基于带电检测的复合绝缘子憎水性评价

研究了复合绝缘子憎水性带电检测技术及其应用。基于喷水分级法和数字图像处理技术,提出一种改进形状因子法的憎水性等级判断方法,研制了由电动式自动喷水装置、微型数码摄像机和憎水性分析软件等组成的憎水性带电检测装置。利用所设计的装置在北方重污秽地区进行长达一年半的现场试验,发现了运行复合绝缘子憎水性的季节变化特性,并通过户外模拟试验验证了现场试验所发现规律的普遍性,从而提出了基于冬季憎水性下降特性测量和夏季憎水性恢复特性测量的运行复合绝缘子憎水性动态检测诊断新方法。应用扫描电镜技术和红外光谱分析技术,研究了运行复合绝缘子憎水性下降的原因,指出污秽在不同季节对复合绝缘子憎水性下降所造成的重要影响。最后,综合上述研究,探讨了基于憎水性带电检测的复合绝缘子运行维护方法。     

750 kV防冰型复合绝缘子冰闪试验研究

复合绝缘子以其优良的耐污闪性能在电力系统中得到广泛应用,然而普通伞形复合绝缘子的伞裙在覆冰情况下很容易被冰棱桥接,覆冰后复合绝缘子的绝缘特性明显下降.近年来,覆冰引起的输电线路和变电站绝缘子闪络事故对电力系统的安全稳定运行造成了严重威胁.国内外对输电线路及变电站覆冰绝缘子的闪络特性进行了大量研究,但大多以短串为主,针对超高压和特高压全尺寸完整串绝缘子的相关研究还比较少.开展了4种不同伞形的750 kV复合绝缘子的冰闪试验,结果表明:复合绝缘子加超大伞后,绝缘子的覆冰过程和最终覆冰状态不同,加装7,9,10个超大防冰伞复合绝缘子的闪络电压较普通型的分别高12.3％、25.8％、27.7％;冰闪电压随着防冰伞数量的增加呈上升且逐渐饱和的趋势,750 kV线路复合绝缘子的防覆冰伞形优化需选择合理的防冰伞裙间距离.