复合绝缘子界面缺陷对电场分布特性影响的仿真研究

复合绝缘子的芯棒与护套粘接界面常常出现缺陷,畸变周围电场,影响绝缘子的电气和机械性能。为了研究不同缺陷形态下的绝缘子电场特性,文中以110kV复合绝缘子为考察对象,应用有限元分析软件COMSOL搭建了绝缘子三维模型,对电场分布进行了仿真计算,研究了界面出现气隙、水汽等缺陷对局部电场及绝缘子整体轴向电场分布特性的影响。结果表明:气隙处电场强度相比正常情况下显著增大,场强最大值与气隙跨度、厚度正相关,与气隙长度负相关,并基于气隙等效弧柱体模型给出了理论分析,修正了等效圆柱模型的不足;水分渗入能降低气隙场强,但同时严重畸变绝缘子轴向电场;护套受潮增重会使场强线性增加,超过一定程度会引发电晕放电,导致沿面闪络等事故。

复合绝缘子表面自然积污颗粒的粒径分布规律及机理研究

绝缘子表面污秽颗粒的粒径分布规律对研究绝缘子的污闪特性具有重要意义。文中通过开展自然积污试验,研究了不同类型绝缘子的积污颗粒粒径分布特性,重点分析复合绝缘子的积污过程,建立了颗粒物在硅橡胶表面沉降积聚的物理模型,并借助仿真软件分析了复合绝缘子表面粒径分布规律的形成机理,同时讨论了电荷积聚效应对积污的影响。结果表明,复合绝缘子表面沉积污秽颗粒的平均粒径略大于陶瓷和玻璃绝缘子,且粒径分布呈现对数正态分布规律,在20〜30μ m范围内表现出集中性。此外,若伞裙表面存在积聚电荷,则对大尺寸颗粒的吸附能力将会增加,从而表面积污量和颗粒平均粒径均会变得更大。

喀斯特山地垭口地貌影响下直流线路复合绝缘子伞裙老化特性分析

为研究运行于喀斯特山地垭口地区直流线路复合绝缘子伞裙老化特性的特殊性,从喀斯特山地垭口及平原地区分别选取相同运行年限的绝缘子,进行伞裙憎水性、积污量和污秽成分的测试,对比分析了二者伞裙性能表现出的差异,并讨论了引起此种差异的可能影响因素。结果表明,运行于喀斯特山地垭口处的直流复合绝缘子伞裙整体老化程度偏重,这是受该地区特殊地形、气象和污秽成分等因素的共同影响造成的。垭口的强风经过伞裙会产生应力集中,使得伞裙根部出现裂纹;若酸性液体从表面及裂纹渗入,则会加速内部硅橡胶的裂解和老化;同时伞裙表面富集的碳酸盐在酸性环境下会逐渐转化为更有腐蚀性的硫酸根离子,引起伞裙表面粉化及腐蚀等现象。

分布式光纤传感技术在输电线路在线监测中的应用研究综述

分布式光纤传感(distributedopticalfibersensing,DOFS)技术融合传输媒介和传感单元一体化实现了空间的连续监测,且可以直接利用光纤复合架空地线内光纤资源,其独特优势使得DOFS技术在输电线路在线监测中越来越多地被应用。首先对DOFS中的瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射的基本原理进行简要介绍,给出了DOFS系统可以监测的基本物理量和各类DOFS技术的特点;然后围绕雷击、覆冰、舞动等工况监测对DOFS技术在输电线路在线监测领域的研究现状进行综述。随后分析了现有DOFS技术在传输距离、空间分辨率、复杂物理环境下的交叉耦合以及多参量分布式光纤传感系统解调方面的局限性,并对解决上述问题的关键技术进行了分析和介绍,最后对准确、全面的DOFS监测技术的未来发展进行了展望。

酥朽复合绝缘子护套电蚀孔形成过程模拟及分析

酥朽断裂复合绝缘子护套上会出现由内向外发展的横向电蚀孔。电蚀孔的形成主要由护套内部缺陷处的局部放电引起,而局部放电的发生与缺陷内电场分布情况密切相关。为研究酥朽复合绝缘子护套电蚀孔的形成过程,笔者基于硅橡胶电树枝球状生长模式模拟了护套蚀孔的发展过程,分析了蚀孔出现位置与蚀孔发展过程中的电场变化;分析了酥朽复合绝缘子护套蚀孔中的硅橡胶材料变化,提出了蚀孔表面硅橡胶材料的嵌入三层结构。结果表明:初始缺陷出现在原始轴向电场的极小值位置并且其出现位置靠近高压端时,初始缺陷容易发展贯穿成为横向电蚀孔;电蚀孔的纵向发展速度要快于横向发展过程,会形成内大外小的蚀孔形状;水分渗入是蚀孔内硅橡胶材料老化与外部护套表面老化的双重作用造成的。

喀斯特山地垭口处直流棒形悬式复合绝缘子运行性能研究

喀斯特山地垭口地区地形特殊,气候复杂,运行于该地区的线路复合绝缘子老化更为严重,有必要开展专门的运行性能测试和状态评估。对4支运行于喀斯特山地垭口处的±500 kV直流棒形悬式复合绝缘子进行了试验研究,主要包括污秽度测量、憎水性测试、伞裙性能测试、水煮及陡波试验、工频电压试验、带护套芯棒水扩散试验、密封性能试验、机械破坏性试验等。研究结果表明,运行8年的直流复合绝缘子的伞裙材料性能、电气性能仍保持良好,但受山地垭口地区高风速的影响,绝缘子存在应力疲劳现象,表现为机械性能出现一定降低,且伞裙老化程度加剧。本研究结果可以对南方地区喀斯特山地垭口处复合绝缘子差异化运维提供一定参考。

复合绝缘子早期酥朽故障诊断及异常发热机理研究

在巡线中借助红外测温装置发现了一起复合绝缘子异常发热故障。对故障绝缘子进行了红外和紫外测试、额定拉力测试、解剖观察、扫描电镜、X射线光电子能谱分析等检测试验,结果表明,复合绝缘子处于酥朽老化早期发展阶段,酥朽芯棒表面局部放电电流的热效应、化学效应以及从端部侵入的水分在强电场下的极化损耗共同导致了故障处异常发热。进一步分析了酥朽老化与异常发热的内在关联,指出酥朽老化发展全过程中必然伴随发热现象,且二者的初始诱因均为绝缘子内部缺陷处引发的局部放电。此外,在高温高湿环境下,水分侵入芯棒会加剧极化升温,且热量难以及时散发,此时尽管芯棒酥朽老化程度不严重,仍可能出现异常温升现象。该结论为红外测温技术应用于复合绝缘子酥朽老化诊断领域提供了理论支撑。

复合绝缘子酥朽断裂及内击穿故障的关联性分析

复合绝缘子酥朽断裂和内击穿属于两类严重影响电力系统稳定运行的恶性事故。在对多起酥朽断裂和内击穿事故案例分析过程中,发现二者的故障形貌表现出诸多相似性,进而推测二者存在某种内在关联性。通过对比分析复合绝缘子酥朽断裂和内击穿事故的故障特征、故障机理及发展过程,本文指出,复合绝缘子酥朽断裂和内击穿事故具有相同的故障本质,即由芯棒与护套界面缺陷诱发的芯棒酥朽老化现象。酥朽老化发展过程同时损害绝缘子的电气性能与机械性能,而最终发展为电气事故(内击穿)或机械事故(酥朽断裂)取决于绝缘子最小干弧距离与芯棒直径之比。实际案例统计数据表明,内击穿多发于110 kV、220 kV线路复合绝缘子,而酥朽断裂目前仅见于500 kV复合绝缘子,这一规律与本研究理论推导结论相符,验证了本研究所提理论的合理性。