人工雾霾环境下超疏水涂层绝缘子运行性能研究

绝缘子表面憎水性的差异会导致表面积污和污层湿润的差异,进而影响绝缘子的运行性能。为了研究雾霾环境下超疏水涂层绝缘子的积污规律与绝缘性能,利用实验室小型人工雾霾模拟装置,对比研究了人工雾霾环境下超疏水涂层绝缘子与长效室温硫化硅橡胶(PRTV)涂层绝缘子的表面积污水平与泄漏电流变化规律,并从两种涂层绝缘子表面憎水性差异与超疏水涂层污秽自清洁特性出发,对试验结果的差异原因进行了分析。结果表明:人工雾霾环境下,超疏水涂层绝缘子相比于PRTV涂层绝缘子,表面积污量减少31.2%,同时超疏水涂层绝缘子具有低泄漏电流。超疏水涂层是一种可行的提高雾霾环境下输变电设备绝缘性能的防护措施。     

雾霾天气下绝缘子积污程度和闪络电压预测

随着我国工业化和城市化的加深,雾霾天气频频发生。不同于自然积污,雾霾天气是一种新型的污湿并存的天气现象,会对绝缘子的绝缘性能产生不利的影响。通过建立基于神经网路的雾霾环境下绝缘子积污程度和闪络电压的预测模型,并利用实验数据对预测模型的准确性进行验证。结果表明,该模型的预测最大相对误差小于6%,能较好地预测绝缘子的染污程度和绝缘性能,从而指导雾霾环境下绝缘子的维护和更换。     

雾霾对绝缘子交流闪络特性的影响

为研究雾霾环境对绝缘子闪络特性的影响,在自制小型雾霾室内利用超声波雾发生器产生水雾并启动气溶胶发生器,将不同成分(硅藻Ca SO4和(NH4)2SO4)的颗粒物通入试验罐内模拟雾霾环境,并对不同成分、粒径的气溶胶雾霾环境下的绝缘子进行多次交流闪络试验,分析了雾霾成分、颗粒粒径、盐密对绝缘子交流闪络电压影响规律。结果表明:雾霾颗粒会导致绝缘子表面快速积污,20 min内绝缘子表面等值盐密最大可增加0.028 mg/cm2,引起闪络电压降低32.2%;盐类气溶胶和小粒径气溶胶对闪络电压影响较大,可使轻度污秽绝缘子闪络电压降低20%以上;雾霾环境中绝缘子交流闪络依然为沿面闪络。     

雾霾期间绝缘子闪络特性的研究进展

雾霾天气对绝缘子闪络特性的影响是近年来新出现的一个难题。研究结合了近年来关于雾霾期间绝缘子闪络特性影响的相关研究,对其进行了系统性的分析与讨论。主要从雾霾的组分与污秽物成因、模拟雾霾积污的试验以及雾霾天气对绝缘子闪络电压的影响等几个方面进行详细的探讨。研究表明:雾霾主要来源于人工排放的大量污染物,在湿度较高的环境下发生化学反应沉降在绝缘子表面;人工模拟污秽试验中对等值盐密的取值存在一定的缺陷;雾霾天气下泄漏电流沿绝缘子表面发展,绝缘子发生沿面闪络;污秽物粒径的分布与绝缘子的材质有关;绝缘子表面可溶性盐类、雾水电导率以及其憎水性都会影响绝缘子的闪络特性,使其闪络电压降低。     

雾霾对输变电设备外绝缘特性影响机理综述

为深入分析雾霾对外绝缘特性的影响机理,调研了国内外关于雾霾对输变电设备外绝缘特性的相关研究。从雾霾的形成与沉降、雾霾的模拟、其对输变电外绝缘特性的影响几个方面进行探讨。结果表明:雾霾主要是由人类活动产生大量的污染物质在一定相对湿度的气象条件下形成的,雾霾天气下绝缘子放电主要以沿面闪络为主,雾霾沉积在绝缘子表面或漂浮在绝缘子片间空气间隙中会降低绝缘子的污闪电压。建议在绝缘子分布密集的雾霾天频繁区域加强环保工作,采取有效措施防止雾霾对输变电设备外绝缘特性的影响,保证绝缘子安全、可靠、稳定的运行。     

模拟雾霾与自然雾霾下积污等效性分析

雾霾天气的不确定性使得研究其对电力设备影响的工作较难开展,然而模拟雾霾环境下的研究能否等效于实际雾霾天气下的情况,关系着其结论对实际工作的指导价值。为此,文中在模拟雾霾和自然雾霾环境下分别测试积污样品的表面污层电阻和泄漏电流,分析讨论了2种环境对绝缘子影响的等效性。研究发现,从测试的等值附盐密度、非可溶沉积物密度和表面污层电阻等数据看,2种雾霾环境下的绝缘子具有等效对应关系,即绝缘子自然雾霾下积污1 a等效于模拟雾霾下积污10～20 d;从泄漏电流参数看,2种雾霾环境下的复合绝缘子不具有等效性,模拟雾霾下的泄漏电流结论不能直接用于指导实际工作。     

雾霾期间绝缘子的积污特性研究

积污会使输电线路绝缘子发生污闪的风险增加。近年来雾霾天气频发,开展雾霾条件下绝缘子积污特性研究具有重要意义。针对雾霾期间绝缘子的积污特性,文中开展了不同类型绝缘子及试片在雾霾天气下的自然积污试验,测量了绝缘子在雾霾期间等值盐密的变化,并获得了绝缘子表面污秽微观形貌、粒径分布、无机元素组分及热重曲线等理化特性。结果表明,雾霾期间绝缘子表面等值盐密增速大于空气质量良好时的等值盐密增速;但是雾霾期间的高PM2.5浓度对绝缘子积污的影响有限;就粒径分布与无机元素组分而言,雾霾期积污污秽与长期自然积污污秽差异不大;试片表面光泽度随积污时间增加而下降,光泽度可用于短期少量积污的表征。     

雾霾天气对复合绝缘子运行性能的影响

为探究雾霾天气对电力设备外绝缘的危害,以现场运行的复合绝缘子进行试验研究。雾霾对复合绝缘子的影响主要体现在2个方面:一是导致复合绝缘子表面积污量的增加;二是其产生的湿沉降会增加绝缘子的泄漏电流、降低闪络电压。利用河北省石家庄地区的雾霾天气进行了360 h的自然积污试验,分别在不同的雾霾脏污程度下试验3次,研究污秽度和泄漏电流与雾霾的脏污程度及作用时间之间的关系。试验结果表明:雾霾天气的发生会在短时间内增加绝缘子表面的污秽度,在数十小时内可以使绝缘子表面的等值盐密增加0.01?0.04 mg/cm2、灰密值增加0.05?0.2 mg/cm2;空气质量指数不同,试品表面污秽度增加情况也不同;雾霾日数的增加是影响复合绝缘子表面污秽度的重要因素;雾霾产生的湿沉降会增加复合绝缘子的泄漏电流。短期内雾霾天气不会导致复合绝缘子发生污闪故障,但随着雾霾作用时间的延长和环境污染的加剧,污闪的可能性是存在的。     

雾霾天气对输变电设备外绝缘的影响

从输变电设备防污闪角度讲,雾霾与传统的湿沉降、污(脏)雾是同一概念。雾霾对输变电设备外绝缘影响的研究,主要包括雾霾的理化特征、雾霾对绝缘子表面污秽度的影响、雾霾的模拟及其对绝缘子污闪电压的影响等内容。文章重点介绍了20世纪90年代以来北京、上海两地开展的试验研究工作:大气污染易演变成霾与雾霾天气,导致输变电设备外绝缘表面湿沉降的增加。雾霾脏污程度可用雾水电导率表征,雾霾的持续作用可使绝缘子表面污秽度有限增大,绝缘子污闪电压有所降低。近年来,国网公司系统坚持"绝缘到位,留有裕度"的防污闪方针,成功地抵御了雾霾天气对输变电设备的侵袭,遏制了大面积污闪事故的发生,线路污闪跳闸率降至历史最低水平。     

雾霾环境下自然积污绝缘子的污秽颗粒粒径分布特性

绝缘子表面污秽颗粒粒径分布的不同会导致污层吸水特性的差异,进而影响污层的电导率和绝缘子的闪络特性。为了研究雾霾环境下自然积污绝缘子的污秽颗粒粒径分布特性,在交流、直流作用电压下和不带电情况下对4类绝缘子进行雾霾环境下的自然积污,利用电子显微镜和图像二值化处理软件对绝缘子污秽颗粒的粒径大小进行统计。统计结果表明,雾霾环境下自然积污绝缘子污秽颗粒的粒径服从对数正态分布,90%的污秽颗粒粒径20μm;交流、直流、不带电3种情况下的污秽粒径分布存在差异,表现为直流电压下的平均粒径最小,交流电压下的平均粒径最大;上伞面的平均粒径大于下伞面;复合绝缘子污秽颗粒的平均粒径较瓷和玻璃绝缘子大。进一步分析发现,不同带电形式下,上下伞面以及不同类型绝缘子污秽颗粒粒径分布的差异,分别是由污秽颗粒所受的电场力和重力及绝缘子材质不同引起。     

遭雷击后线路绝缘子的绝缘性能与输电线路的安全运行

介绍了遭雷击后输电线路绝缘子的绝缘性能及其对输电线路安全运行的影响,在昆明1970m海 拔高度的试验室内,对遭雷击的、运行中的及新的500kV线路悬式绝缘子进行了工频和雷电冲击比对 试验。有限数量的试验结果表明,不同绝缘状况下的绝缘子的电气特性不尽相同;同一杆塔上遭雷击的 同一绝缘子串中各绝缘子的绝缘特性并不一样;遭雷击的绝缘子与运行中的及新的绝缘子相比,其表面 绝缘特性也不完全劣化。     

变电站支柱绝缘子的覆雪闪络特性

降雪天气中绝缘子上的覆雪层在融雪过程湿润污层,造成其绝缘性能下降。为研究不同伞形支柱瓷绝缘子覆雪条件下的绝缘性能,首先开展覆雪支柱绝缘子的模型建立与电场仿真,随后开展了人工覆雪条件下不同伞形支柱绝缘子闪络试验。试品包含3种不同伞形结构的支柱绝缘子。试验结果表明:未融雪时的覆雪绝缘子绝缘性能下降不显著,在覆雪大部分融化、融化雪水在绝缘子伞裙表面溶解污秽形成水膜并沿伞裙边缘滴下时为绝缘性能下降最严重时刻;溶解了污秽的高电导率水膜是闪络电压降低的重要影响因素;雪闪电压与融雪时间呈现U形曲线关系,U形曲线的最低点可以表征该型支柱绝缘子在该污秽水平下的耐雪闪能力;支柱绝缘子的伞形结构也对其雪闪特性有影响。     

红外检测劣化绝缘子的仿真试验

过仿真研究证实了绝缘电阻值对绝缘子发热情况的影响,分析了不同绝缘电阻值,不同位置的绝缘子其发热功率的变化。并且通过实验室红外检测,证实了仿真研究的结果。对绝缘子的红外检测工作具有指导作用。     

动车组车顶绝缘子电场分布特性研究

动车组车顶绝缘子作为车顶的主要绝缘设备,其可靠性直接影响动车组的正常运行。文中基于ANSYS有限元软件分析了车顶绝缘子结构对其电场分布的影响,通过分析洁净状态下和水滴附着状态下绝缘子的电位和电场,得到伞裙结构对绝缘子电场分布特性的影响。结果表明,绝缘子顶部大小伞裙结构的不同配合方式会影响绝缘子的电场分布,尤其水滴附着状态下,绝缘子顶部采用大伞裙结构的会增加绝缘子电场强度,随着电场强度的增加,增加了绝缘子顶部发生局部放电的可能性。     

雾霾模拟环境下绝缘子积污特性研究*

雾霾影响输电线路外绝缘的问题近年来被广泛关注,为此设计了雾霾模拟装置,以探讨瓷、玻璃和复合绝缘子的积污特性.分析了绝缘子积污随雾霾浓度、颗粒粒径和持续时间的变化规律,根据实验结果比较了雾霾环境中瓷、玻璃和复合绝缘子的积污程度.结果 表明:自行设计的模拟装置能产生自然雾霾;雾霾影响绝缘子积污主要表现为湿沉降作用;绝缘子的积污量与雾霾浓度成正比,随颗粒粒径的增大而减小;瓷、玻璃绝缘子的雾霾积污特性随时间表现出3种变化趋势;雾霾中,复合绝缘子的短时间积污量大于瓷、玻璃绝缘子,且随着积污时间延长,3种绝缘子的积污程度相差不大.     

XWP2–70双伞型绝缘子表面污秽颗粒积聚特性

绝缘子表面积污通常是大气环境中污秽颗粒运动导致,而大气污秽颗粒粒径普遍处于0.1~100μm之间,其中雾霾颗粒的粒径通常10μm。首先利用流体力学软件FLUENT对具有双伞型结构的XWP2–70绝缘子表面的流场特性进行仿真,然后研究不同污秽颗粒粒径和不同风速下绝缘子表面污秽颗粒碰撞系数,同时利用建立的自然积污试验站对上述绝缘子进行了为期8个月的自然积污试验验证。研究表明:风速大小对绝缘子表面附近的气流场特性有影响;绝缘子表面的污秽颗粒碰撞系数P受到粒径和风速的综合影响。研究结果为建立雾霾环境下绝缘子积污模型提供了参考和借鉴,对输电线路外绝缘的选择和设计具有重要参考意义。     

雾霾天气对电气设备的影响及其对策

分析了雾霾对电气设备的影响,提出了雾霾天气条件下提高电气设备绝缘性能的措施。     

110kV零值瓷绝缘子电场仿真分析研究

瓷绝缘子长期运行后其绝缘性能和机械性能下降,容易产生零值、低值绝缘子,严重时会导致输电线路外绝缘发生闪络,发生电网停电事故。利用相关仿真分析软件,对110 kV直线猫头塔绝缘子上的无零值绝缘子和不同部位劣化绝缘子进行钢脚和铁帽的电位自由度耦合,以模拟在实际情况下的零值绝缘子,通过在电位分布云图、等位线分布图、电场分布云图、电位分布和电场分布曲线等方面的对比分析,分析不同部位零值绝缘子对绝缘子串空间电场分布特性的影响,对绝缘子劣质绝缘子的检测提供一定的理论支撑。     

高海拔220kV输电线路绝缘子串与并联间隙雷电冲击绝缘配合研究

运行经验表明,并联间隙(parallel gap device,PGD)能有效地降低由雷击引起的输电线路绝缘子损坏故障率,但目前高海拔地区的绝缘子串与并联间隙的绝缘配合研究还很薄弱。因此,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室进行了负极性标准雷电冲击电压下220kV瓷、复合绝缘子串及不同间距的并联间隙雷电冲击闪络及伏秒特性试验研究。分析了不同绝缘子串对其并联间隙的雷击闪络特性和伏秒特性的影响;并结合并联间隙与绝缘子串的绝缘配合原则和电弧路径,确定了并联间隙保护绝缘子串的最优间距。结果表明:绝缘子串电场分布会影响并联间隙雷电冲击闪络特性;推荐的并联间隙对绝缘子串具有良好的保护作用。     

湿润污秽绝缘表面电场及针板电极下的沿面放电

为研究湿润污秽条件下绝缘表面电场分布和沿面放电特性,基于ANSYS软件建立了绝缘表面存在水膜和水滴的简化模型,用准静态谐分析法计算了湿润污秽对绝缘表面电场和沿面电位的影响。对针板电极下瓷和室温硫化硅橡胶的沿面放电进行了研究,对其影响因素展开分析。结果表明:以湿润污秽为中心的小区域电场发生畸变;瓷绝缘表面的污秽水膜影响绝缘子电压和电场分布,其电导率对绝缘子局部区域的电压分布具有影响。分离污秽水珠的个数、体积和电导率对室温硫化硅橡胶表面电场造成不同程度的影响,绝缘表面闪络过程存在阶段性。不同电场下的污秽水珠运动存在差异,不同绝缘表面沿面放电存在明显区别;电场极不均匀是导致针板电极下沿面放电存在极性效应的主要因素,湿润污秽的分布、体积和数量对极性效应均存在影响。