高压直流支柱绝缘子和套管伞形结构研究

从积污、人工污秽试验、人工雨闪试验3个方面对高压直流换流站直流支柱绝缘子和套管伞形结构进行研究。分析了换流站、自然积污站和风洞试验中支柱绝缘子和直流设备套管的积污数据，对±500kV直流系统用不同伞形支柱绝缘子进行了全尺寸的人工污秽试验，进行了瓷套管人工淋雨试验，比较了伞形参数对支柱绝缘子和瓷套管污秽性能和淋雨闪络性能的影响。根据研究结果，和大小伞支柱相比，深棱伞绝缘子具有更好的污闪特性，受海拔高度的影响也相对较小。伞间距对雨闪电压的影响很大，增大伞间距可提高瓷套管的雨闪电压。研究结果可为工程设计中支柱绝缘子和瓷套管的伞形结构选择提供依据。     

LXY4-160型绝缘子串覆冰操作冲击闪络特性

为丰富目前较少的操作冲击电压作用下绝缘子冰闪特性研究,以7片串LXY4-160型绝缘子串为试品,在大型多功能人工气候室内研究了清洁干燥、淋雨、覆冰条件下玻璃绝缘子串的操作冲击闪络特性。结果表明,玻璃绝缘子串操作冲击冰闪电压比其清洁干闪和雨闪电压有明显下降;LXY4-160型玻璃绝缘子串操作冲击50%闪络电压U50随覆冰水电导率的增加而降低;正极性U50和负极性U50均随覆冰质量的增加而降低。根据试验结果,得出了覆冰质量、覆冰水电导率对覆冰绝缘子串操作冲击50%闪络电压影响的关系式,并综合考虑了覆冰质量和覆冰水电导率的共同影响,得出了其冰闪电压的计算公式。利用提出的计算公式所得计算结果与试验值的偏差在工程应用允许的误差范围内。     

强暴雨下瓷、玻璃绝缘子串交流闪络特性研究

全球气候日益变暖,暴雪、重冰和强暴雨等极端恶劣天气频发,输电线路绝缘子(串)在其极端恶劣天气下的电气闪络特性对于中国电网防灾减灾显得尤为重要,亦是国家电网公司建设坚强的智能电网的重要支撑。然而,强暴雨下输电线路绝缘子雨闪事故时有发生,国内外学者对其电气闪络试验的研究尚显不足。因此,笔者以XP-160瓷绝缘子、LXY4-160玻璃绝缘子为试品,开展了人工模拟强暴雨条件下绝缘子串的交流放电试验研究,对强暴雨下污秽绝缘子串的电气闪络试验的试验结果进行了详细分析,研究表明:在强暴雨条件下,绝缘子串雨闪电压与绝缘子下表面污秽无关,并且与串长大致成线性关系;绝缘子串雨闪电压随着雨水流量、雨水电导率的增大而降低,满足负幂函数关系;同时雨帘下落方向不同也会导致绝缘子串雨闪电压不同。文中提出,防治绝缘子串雨闪事故的关键在于防止绝缘子串的雨帘形成及增大淋雨时绝缘子表面电阻,希望研究结果可以指导工程应用实践。     

支柱绝缘子直流污雨闪放电机理研究

实际运行环境中表面沉积污秽的支柱绝缘子在雨天气候条件下发生的污雨闪络是影响电站外绝缘安全稳定的重要因素。针对换流站支柱绝缘子的污雨闪问题,对涂有人工模拟自然污秽的支柱绝缘子试品,在人工模拟雨水的条件下完成大量的闪络试验,对支柱绝缘子的直流污雨闪特性及机理进行研究。通过对试验现象的观察发现:由支柱绝缘子伞裙边缘的水滴电晕引发的伞间空气击穿放电在绝缘子整个污雨闪的过程中具有重要地位;污雨闪试验过程中支柱绝缘子表面的干区及受潮状态与雾中污闪试验不同,导致沿面放电特点与污闪不同。此外,基于经典绝缘子污闪放电模型,建立描述支柱绝缘子污雨闪的放电模型,其中考虑了由水滴电晕引发的伞间空气间隙放电的作用。最后,对支柱绝缘子的污雨闪电压和污闪电压进行了比较,试验得到前者普遍高于后者,并分析二者存在差异的原因,其中支柱绝缘子的伞形结构对结果有明显影响。所做研究可为高压直流换流站外绝缘的设计、运行与维护提供技术参考。     

直流电压下支柱绝缘子在高海拔淋雨状态下的放电特性

本文根据在人工气候室中的模拟试验结果得出了在高海拔淋雨状态下支柱绝缘子的直流放电电压与海拔高度、淋雨量、雨水电导率、绝缘子结构和电压极性的关系曲线,并对高海拔直流淋雨放电特性进行了分析。     

换流站支柱绝缘子在高海拔地区的污秽外绝缘特性

支柱绝缘子作为换流站必不可少的绝缘配件,研究其外绝缘性能有重要意义。为此,总结了国内外关于换流站支柱绝缘子的污秽外绝缘特性研究工作,并结合我国特高压直流输电工程面临的特有技术问题,在实际高海拔地区对特高压直流全尺寸支柱绝缘子试品进行了人工污秽试验研究。试验分别得到了瓷和复合2种材质的换流站支柱绝缘子在不同污秽度条件下的50%污耐受电压曲线,并与相同污秽度条件下的污雨闪电压进行了对比,最后将该试验结果与不同单位的研究成果进行了比较。研究表明:直径及伞形结构对支柱瓷绝缘子的污闪特性有明显影响;支柱绝缘子的污闪电压与串长近似呈线性关系;支柱绝缘子的污雨闪电压高于其相同污秽条件下的污闪电压,因此支柱绝缘子的外绝缘设计应以污闪电压为主。     

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性及有效爬电系数的比较

人工污秽绝缘子的闪络电压、污闪电压梯度和有效爬电系数均与其材质和型式有关。国内虽对污闪特性研究较多，但对不同绝缘子的有效爬电系数研究不多。文中在人工雾室中对五种典型结构的瓷和玻璃绝缘子的污闪特性进行了试验研究。根据试验结果分析和计算了五种典型绝缘子的闪络电压、闪络电压梯度、有效爬电系数。结果表明：在人工污秽试验条件下，不同型式绝缘子的污闪电压有较大差异，盐密对不同型式绝缘子的闪络电压的影响程度也有差异；三伞型绝缘子和玻璃绝缘子具有较高的闪络电压；不同绝缘子的有效爬电系数与其结构型式和材质有关，玻璃绝缘子的有效爬电系数高于瓷绝缘子，且玻璃绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而增加，而瓷绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而减小。     

基于电场仿真的淋雨状态下大直径复合支柱绝缘子伞裙参数优化

伞裙结构是影响复合支柱绝缘子雨闪电压的重要因素之一,通过伞裙结构优化可以改善绝缘子雨闪特性。为此用正交试验方法选取伞裙参数,利用有限元软件ANSYS对复合支柱绝缘子建模仿真,研究淋雨状态下伞间距、大伞伸出、大小伞伸出差对一大一小伞型绝缘子电场分布的影响,提出伞裙沿面电场、空气间隙电场作为绝缘子伞裙优化判据。结果表明:大伞伸出对沿面场强影响最大,伞间距次之,伞伸出差最小;伞间距对空气间隙场强影响最大,大伞伸出次之,伞伸出差最小。通过与试验研究对比发现以空气间隙电场为判据较为准确,为绝缘子伞裙优化试验选取合适的伞裙参数试品提供参考。     

海拔对高压电气设备外绝缘放电的影响

本文阐述了海拔高度对空气间隙和绝缘子在干状态和淋雨状态下放电电压的影响,作者在人工气候室内进行了大量研究试验发现:在干状态下,海拔的影响与试品长度、试验电压波形关系很大;在淋雨状态下,海拔的影响因试品结构、雨水电阻率大小等因素的不同而差别很大。试验得出:海拔每增加100米,放电电压降低的百分数Δu％,正雷电冲击为1.06％,负雷电冲击为0.87％,工频于试为1.28％,工频湿试为0.68％。     

伞裙结构对330kV复合绝缘子交流覆冰特性影响

通过在人工气候室对设计的5种不同伞形结构的330 kV复合绝缘子进行大量的人工覆冰闪络试验,研究了伞形结构对复合绝缘子覆冰状态及50％覆冰闪络电压的影响.试验结果表明,相同覆冰程度下,不同伞型结构复合绝缘子的覆冰状态有明显的差异,优化复合绝缘子的伞形结构,合理布置大伞,可以使覆冰闪络电压提高50％.研制了330 kV防冰闪复合绝缘子,并在电力系统中大量使用,运行效果良好.     

气压、淋雨、污秽和覆冰对线路绝缘子直流放电电压的影响

根据在人工气候室中的一系列试验结果,得出了气压、淋雨、污秽和覆冰与线路绝缘子直流放电电压的相关关系。从而探讨了恶劣环境条件下直流线路绝缘子的选择原则。     

高海拔地区复合绝缘子的直流耐污性能

为了对实际高海拔下复合绝缘子耐污性能(污闪和污雨闪)及其影响因素进行系统研究,在高海拔(1970m)地区,对影响复合绝缘子直流污闪特性的因素,如盐密、灰密、盐成分和污秽上下表面分布等进行了系统研究,同时对直流污雨闪性能受盐密和淋雨量的影响进行了对比试验。试验发现,直流污闪电压与盐、灰密均呈负幂函数关系,盐、灰密越大,直流污闪电压越低;复合绝缘子直流污闪电压随着盐混合物中CaSO4所占比例的增大而升高;污秽上下表面分布越不均匀,污闪电压越高。同时,盐密对直流污雨闪电压的影响亦符合负幂函数关系;污雨闪电压随淋雨量的增大而降低。该结果可直接作为高海拔地区直流输电工程外绝缘设计的试验参考。     

棒形悬式瓷绝缘子的覆冰交流闪络特性研究

绝缘子覆冰闪络事故严重危害着输电线路的运行安全。为了研究影响棒形悬式瓷绝缘子覆冰交流闪络特性的因素,文中在人工气候室内对棒形悬式瓷绝缘子进行了带电和不带电的人工覆冰试验以及交流闪络试验,研究了表面覆冰程度、盐密污秽度和覆冰水电导率对绝缘子闪络特性的影响,试验中使用高速摄影机对放电电弧的发展过程进行检测,并用示波器记录泄露电流和闪络电压。结果表明:带电覆冰和不带电覆冰导致绝缘子表面覆冰程度不同,对其冰闪特性具有显著的影响:局部放电的初始位置和电弧的发展过程具有不同的特点而且在电弧发展到完全贯穿绝缘子表面前,在相同的试验电压下带电覆冰绝缘子的泄露电流比不带电覆冰绝缘子的泄漏电流大;棒形悬式瓷绝缘子覆冰闪络电压随盐密污秽度和覆冰水电导率的增大而降低,且相同盐密污秽度下带电覆冰绝缘子的闪络电压高于不带电覆冰绝缘子的闪络电压。研究结果可为为输电线路绝缘子选型以及防冰减灾等,提供试验依据和技术参考。     

运行里程对高速动车组车顶硅橡胶复合绝缘子工频闪络电压的影响

为研究运行里程对高速动车组车顶硅橡胶复合绝缘子工频闪络电压的影响,以不同运行里程的CRH-2型动车组车顶硅橡胶复合绝缘子为研究对象,通过试验测得各绝缘子干闪电压、湿闪电压及污闪电压的变化规律;分析各绝缘子的憎水性变化趋势,对不同运行里程下其工频闪络电压的变化机理进行解释。结果表明:随着运行里程的增加,绝缘子的干闪电压值无明显变化;长时间运行时,受老化及风沙侵蚀等作用,各绝缘子的憎水性逐渐降低,使其湿闪电压及污闪电压均随运行里程的增加而下降;运行里程小于360万km的绝缘子污闪电压值均高于40 kV,满足动车组车顶硅橡胶复合绝缘子入网考核指标要求。研究结果可为动车组车顶硅橡胶复合绝缘子污闪事故的风险预防提供依据。     

试验方法对普通悬式瓷绝缘子交流冰闪特性的影响

绝缘子覆冰后其电气性能明显降低,为了找到一种合适的试验方法既简单又快捷得到绝缘子的冰闪特性,以XP-160型绝缘子为试品,在人工气候室试验研究了绝缘子覆冰后采用不同的电气性能试验方法对绝缘子冰闪特性的影响,比较和分析了不同试验方法的差异。试验结果表明,试验方法对覆冰绝缘子的冰闪电压试验结果有明显影响,采用不同试验方法得到的试验结果有差异。对于相同覆冰程度和覆冰状态的绝缘子,在相同试验条件下,采用平均闪络电压法得到的平均闪络电压Uav最高,采用最大耐受法得到的最大耐受电压Uws最低,以Uws为比较基准,Uav、"U"形曲线法得到的最低闪络电压Uf,min和恒压升降法得到的50%耐受电压U50%分别比Uws约高11.1%、7.7%和3.7%。     

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％。     

雾水电导率对FXBW-35/70复合绝缘子交流雾闪特性的影响

目前的染污绝缘子的电气特性主要采用在蒸汽雾湿润条件下进行。试验经验表明,蒸汽雾湿润过程中绝缘子湿润时间难以控制,且试验过程中雾室内的温度也上升,这些影响因素使蒸汽雾试验与自然条件下绝缘子闪络时的环境条件明显不同。文中在人工气候室内利用超声波雾发生装置研究了复合绝缘子FXBW-35/70的交流雾闪特性。试验结果表明,不同雾水电导率下,绝缘子的闪络电压随着染污盐密ESDD的增加而降低,并呈负幂指数函数变化关系;随着雾水电导率的增加其闪络电压也降低,其可以表示为负指数函数关系。在输电线路外绝缘设计时应考虑雾的染污程度的影响,研究结果可为工程应用提供有价值的参考。     

低气压下三种覆冰支柱绝缘子直流闪络特性研究

根据人工气候试验室内三种支柱绝缘子的人工覆冰直流闪络试验结果，分析了低气压下覆冰对支柱绝缘子直流闪络特性的影响。结果表明：不同伞裙结构对重冰条件下的三种支柱绝缘子的直流闪络电压影响不明显，但对临界闪络电流的影响较大；低气压下，三种支柱绝缘子的闪络电压和临界闪络电流下降明显；三种绝缘子覆冰闪络的极性效应不明显。     

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。     

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性比较

人工污秽绝缘子的闪络电压、污闪电压梯度和有效爬电系数均与其材质和型式有关,国内虽对污闪特性研究较多,但对不同绝缘子的有效爬电系数研究不多。为此在人工雾室中对5种典型结构的瓷和玻璃绝缘子的污闪特性进行了试验研究,根据试验结果分析和计算了5种典型绝缘子的闪络电压、闪络电压梯度、有效爬电系数。结果表明:在人工污秽试验条件下,不同型式绝缘子的污闪电压有较大差异,盐密对不同型式绝缘子的闪络电压的影响程度也有差异;三伞型绝缘子和玻璃绝缘子具有较高的闪络电压;不同绝缘子的有效爬电系数与其结构型式和材质有关,玻璃绝缘子的有效爬电系数高于瓷绝缘子,且玻璃绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而增加,而瓷绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而减小。