超特高压GIL三支柱绝缘子研究述评

大力发展超特高压GIL设备是“双碳”背景下解决中国大量输电需求的一个重要解决途径。但由于超特高压GIL应用历史较短,其关键性组件的可靠性还有待提高,特别是近年来GIL三支柱绝缘子闪络或击穿事故频发,面临着故障机理不明、优化方法不足、检测手段缺失等严峻现状。文中在简单介绍超特高压GIL三支柱绝缘子组成结构及类型的基础上,统计了近年来中国在运GIL工程中出现的相关故障,重点从材料选型、工艺改进、结构优化、试验与检测技术提升等多个角度,系统分析了当前超特高压GIL三支柱绝缘子在设计、制造、安装、运行及维护各阶段所存在的问题,梳理和提出了多样化的改进措施,并对后续研究给出了建议方向,可为超特高压GIL三支柱绝缘子的产品升级和故障率降低提供有益的参考。     

1 000 kV变电站V型串软母线施工中导线下料长度的计算方法

基于双“I”型绝缘子串软母线导线下料长度的计算方法,提出了一种“V”型绝缘子串软母线施工导线下料长度的计算方法。采用算数平均数计算挂点之间的档距,等效投影算法计算金具绝缘子串的长度,编制了相应的算法程序,解决了特高压变电站“V”型绝缘子串软母线施工导线下料长度难以确定的问题。1 000 kV南阳开关站的工程实践表明,文中提出的方法是可行的,并且具有较高的效率。     

1000kV交流绝缘子串泄漏电流特性研究

为研究特高压交流输电线路绝缘子的耐污性能,在试验室试验采用GB/4548-2004规定的升降法进行人工污秽试验。研究1000kV3种不同型式的交流绝缘子在u50%人工污秽放电过程中的泄漏电流变化特性。它们在相同附盐密度SDD条件时的泄漏电流峰值变化趋势一致,但幅度差异较大,其中8m空心绝缘子泄漏电流峰值幅度最高,支柱绝缘子次之,盘形绝缘子泄漏电流峰值幅度最低,主要与其结构形式有关。1000kV输电线路用盘形绝缘子临近闪络时泄漏电流的临界电流Ic值为500mA,明显小于500kV长串绝缘子闪络的临界电流值Ic水平;而超过一定幅值的电流脉冲频度明显大于500kV长串绝缘子的电流脉冲频度水平。反映出1000kV特高压污秽绝缘子电弧发展更迅猛、更强烈的特点。记录绝缘子超过一定幅值的电流脉冲计数的变化、泄漏电流波形的改变、以及峰值幅度数据的分析结果,指出了绝缘子闪络与否的条件。特高压绝缘子泄漏电流峰值Im幅度、电流波形及电流脉冲放电频度可作为污闪报警的判据。     

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。     

110kV复合绝缘子的覆冰操作冲击闪络特性

覆冰将导致绝缘子电气性能下降,但在操作冲击电压作用下的覆冰绝缘子电气特性研究很少。根据人工气候室内的模拟覆冰试验,研究了110kV复合绝缘子覆冰操作冲击特性。结果表明:覆冰将导致复合绝缘子的正、负操作冲击特性下降,且随着覆冰水电导率γ20、覆冰质量m的增加,50%放电电压U50下降。根据试验结果得到了U50与γ20、m的关系,即U50与γ20、m分别呈负指数幂函数关系。正极性覆冰操作冲击50%放电电压低于负极性覆冰操作冲击的,但随覆冰质量m的增加,极性效应减弱。     

基于蚁群算法的绝缘子憎水性等级判别方法

憎水性是衡量绝缘材料电性能的一个重要指标,也是确保绝缘子安全运行的重要保证,且对绝缘子憎水性等级进行判决的关键是准确地分割出水珠(或水迹)区域,因此将蚁群算法引入到憎水性图像处理中,该方法首先采用自适应局部灰度均衡对图像进行增强,以减小水珠的透明性导致的目标与背景的相似度;然后采用蚁群算法建立憎水性图像的知觉图表,利用图表信息实现对图像边缘信息的提取,从而获取水珠(或水迹)的轮廓信息。最后采用改进的形状因子法对处理后的图像进行憎水性等级的判别。实验结果表明,该算法能够较好地提取污秽绝缘子憎水性图像的水珠(或水迹)的轮廓信息,并能够通过合适的判别方法准确地判别出憎水性等级。     

不同型式绝缘子的覆冰直流闪络特性

为防止重大覆冰事故的发生,在人工气候室内模拟不同气象条件对5种不同型式绝缘子进行了覆冰直流闪络试验研究。分析试验结果得出目前常用5种绝缘子在不同冰厚和不同污秽下覆冰直流闪络特性的基本特点是:不同材质和型式的绝缘子对覆冰直流闪络电压影响不大,随着冰厚增加以及污秽增加,覆冰直流闪络电压都会下将。最后提出了绝缘子串直流50%闪络电压与覆冰厚度及污秽的关系表达式为U50%=DNkρSDDd-b。     

输电线路非均匀覆冰的实时监测和计算模型

为实时监测和计算输电线路的覆冰,提出了根据线路导线悬挂点倾角和悬垂绝缘子串偏斜角进行输电线路非均匀覆冰实时计算的模型和方法。从线路耐张段内非均匀覆冰的普遍情况出发,在介绍了设计用经典算法后,详细推导了用导线悬挂点倾角和悬垂绝缘子串偏斜角计算各档导线覆冰厚度的方法和过程,提供了实用的计算公式。另外还介绍了所研制的导线温度-倾角测量装置和悬垂绝缘子串偏斜角测量装置的功能,以及采用小型气象站、线路视频监察装置、导线温度-倾角测量装置和绝缘子串偏斜角测量装置,以及主站和监测软件组成的线路覆冰实时综合监测系统在线路覆冰形成、发展、恶化全过程监测中的作用。系统已在浙江电网实施,它是国内功能比较完整、实用、有效的新一代覆冰实时监测系统。     

高海拔地区紫外辐射对硅橡胶复合绝缘子老化的影响

随着我国西部大开发以及全国范围内特高压工程的开展,硅橡胶复合绝缘子在高海拔地区得到了越来越广泛的应用,针对高海拔地区紫外辐射环境下复合绝缘子老化问题的研究也日益迫切。针对高海拔地区目照中的紫外辐射特征,本文分别采用UV-A、UV-B和UV-C三种紫外光源模拟各种典型的大气紫外辐射环境,对硅橡胶复合绝缘子进行5000h的紫外辐射,总辐射量可达36～54kJ／Cm^2,相当于高原地区5年左右的紫外辐射量,然后采用静态接触角法测量紫外辐射对硅橡胶绝缘子表面憎水性的影响,探讨了高海拔地区复合绝缘子的紫外老化过程与特征。研究结果表明：经过UV-A、UV-B、UV-C紫外辐射后,硅橡胶绝缘子均发生了一定程度的褪色现象,但并未影响材料的绝缘性能。UV-C紫外线对硅橡胶绝缘子长时间辐射后,试样硬度变大,柔顺性降低,表面静态接触角下降,憎水性部分丧失;UV-A和UV-B紫外线对绝缘子表面的硬度和憎水性影响不大．     

输电线路合成绝缘子运行中存在的问题及应对措施

巴彦淖尔电业局在输电线路推广使用硅橡胶合成绝缘子过程中,因风害、鸟害及绝缘子质量等原因使合成绝缘子在安全运行方面出现一些问题。本文通过对合成绝缘子进行性能试验和故障外在原因（鸟害、风害等）分析,提出了进行风偏计算、采用泄漏电流测量的方法指导清洁周期、对早期产品进行跟踪试验等应时措施,为今后更广泛、更合理地分析和应用合成绝缘子提供了依据。