污秽分布对绝缘子串温度场影响

为研究污秽分布直流绝缘子串温度变化情况,建立70 kV直流双伞型瓷绝缘子串模型,通过有限元法对绝缘子串温度场进行仿真,分析了均匀、不均匀污秽分布对绝缘子串温度变化的影响。结果表明:在均匀饱和湿污秽的条件下,各片绝缘子温度有不同幅度的上升,且随着总污秽程度的增加,绝缘子整体温升增大;当考虑绝缘子上、下表面盐密不一致时,绝缘子下表面积污对绝缘子串温升影响比上表面大,且随着绝缘子下表面污秽量的增加,绝缘子串的整体温升增大;当上、下表面盐密比从7∶1变化至1∶7时,绝缘子串的温度先升高再降低,在1∶3时达到最高温度,研究结果可为污秽监测提供参考。

雾霾天气下动车组支柱绝缘子表面污秽分布规律

动车组运行过程中的高速气流影响绝缘子表面污秽分布特性。为在试验室内有效模拟雾霾天气对动车组车顶支柱绝缘子积污及闪络特性的影响,研究在严重污染气候条件下在网运行动车组绝缘子表面污秽分布规律具有重要的工程实用价值。应用比较分析方法,采集不同空气质量指数(AQI)条件下的污秽样本,分析等值附盐密度(ESDD)、不可溶物密度(NSDD)、等值灰盐比KN/E和上下表面污秽不均匀度KNSDD、KESDD分布规律。研究结果表明:针对SC-400C型环氧树脂基复合绝缘子,其NSDD、ESDD、KN/E及KNSDD、KESDD最大值均出现在绝缘子中部伞裙处,不同部位伞裙表面污秽分布具有明显的波动性。除7号伞裙上下表面污秽量无明显差异外,其余伞裙上表面污秽量均大于下表面污秽量。伞裙表面脏污程度同空气质量指数AQI呈现出正相关关系,AQI指数对ESDD有显著影响。

局部表面电导率法测量绝缘子憎水性表面的污秽分布

局部表面电导率可以用来有效地表征绝缘子污秽度,但是,对于憎水性表面局部电导率的测量存在困难。为此,通过滴高岭土悬浊液将憎水性局部表面改变为亲水性表面并测量局部区域电导率的新方法,实现了憎水性表面局部电导率的测量。通过对现场绝缘子憎水性表面局部的电导率测量,将新方法与等值盐密法进行了对比以验证新方法的有效性,同时分析了2种测量方法的测量结果存在差异的原因。研究发现:电场作用、绝缘子表面材料、环境气候等因素均会对绝缘子表面的污秽分布造成影响:直流换流站中正极性设备的积污普遍重于负极性设备;同样的外界条件下,RTV表面积污重于复合硅橡胶表面;降雨较少的地区迎风面积污重于背风面,降雨较多的气候下背风面积污重于迎风面。相关研究方法及结论,可用以对绝缘子憎水性表面的积污规律进行长期的研究分析。

自然积污绝缘子污秽分布特性及对表面电流和电场分布的仿真研究

绝缘子的污秽分布对绝缘子的污闪电压具有一定的影响,研究分析了玻璃、瓷及复合三种类型绝缘子在自然积污条件下的污秽分布,所选择的这三种绝缘子均是在输电线路上运行多年的悬垂绝缘子,实验测量了绝缘子不同伞及同一片伞的不同表面的盐密、灰密数据,并将实验结果以表、图的形式进行了处理分析,得到三种类型绝缘子的污秽分布特性。研究表明复合绝缘子积污程度最严重,玻璃绝缘子的积污程度最小,复合绝缘子的最大盐密是玻璃的10倍,瓷的2~3倍,最大灰密是玻璃的6倍,瓷的1~2倍,且三种绝缘子的上表面灰盐比均大于下表面。最后以玻璃绝缘子为研究对象运用ANSYS仿真对其不同盐密分布下的电场、电流密度进行了仿真分析。

自然积污绝缘子表面污秽分布特性研究

绝缘子的污秽分布对绝缘子的污闪电压具有一定的影响,文章通过实验方法,重点研究分析了玻璃,瓷及复合三种类型绝缘子在自然积污条件下的污秽分布规律,所选择的这三种绝缘子为河北保定地区输电线路上已运行多年的悬垂绝缘子,利用盐密(Equivalent Salt Deposit Density,ESDD)与灰密(Non Soluble Deposit Density,NSDD)实验测量了绝缘子串中不同片的绝缘子及同一片绝缘子的不同表面的盐密、灰密,将数据以表、图的形式进行了处理分析,得到该地区绝缘子的污秽分布规律,最后以玻璃绝缘子及瓷绝缘子为研究对象,运用ANSYS对其在不同盐密分布下的电场及电流密度进行了仿真分析。

200 km/h高速风洞中动车组车顶环氧树脂绝缘子表面污秽分布特性

兰新线风沙环境影响动车组车顶绝缘子表面污秽分布,污秽在湿润气候条件下可致使动车组发生"趴窝"故障。为此在闭式风洞内试验分析时速200 km/h工况下积污时间对动车组车顶环氧树脂绝缘子表面污秽分布的影响规律。结果表明:绝缘子表面污秽呈现出扇形不均匀分布,背风面污秽密度值最大,除7号伞外,上表面污秽密度大于下表面;积污时间在2~20 h变化过程中,伞上表面背风面污秽密度随积污时间的延长而增加,污秽密度在积污时间为20 h时趋于饱和,值为5.6 mg/cm^2;以背风面污秽密度为基准,积污持续时间越长,迎风面及侧风面伞裙上表面污秽密度同背风面污秽密度相对比值越小。该研究结果可为兰新线风沙环境条件下绝缘子闪络试验模拟及结果优化设计提供依据。

脉冲激光清洗绝缘子时污秽分布对温度和应力的影响

脉冲激光清洗绝缘子时,绝缘子表面污秽的分布特性不同,其整体温度及应力场的分布也不相同。以瓷质绝缘子及其表面污秽为对象,建立有限元模型,对瓷质绝缘子表面不均匀分布和均匀分布污秽分别进行温度场与应力场分析,并以激光试验验证其清洗效果。结果表明,当能量密度为1.41 J/cm^(2),扫描速度为1000 mm/s时,激光照射路径上不均匀污秽可被完全清除,均匀分布污秽的清除率受厚度、焦距位置影响:厚度大,离焦距越近时,温升越高,所受拉应力越大,污秽清除率越高;厚度小,远离激光焦距时,污秽清除率低。因此,清洗均匀分布污秽时,应适时调节入射距离或激光功率。试验表明,激光清洗积聚性不均匀污秽效率最高,表面光滑洁净,其余两种情况下表面均存在残余污秽。

污秽分布对陶瓷XP-70与玻璃LXP-70绝缘子放电影响的实验研究

基于绝缘子污秽分布的非连续特征,开展了非连续污秽分布对陶瓷XP-70与玻璃LXP-70绝缘子交/直流放电影响的实验研究。首先,基于紫外脉冲原理搭建了污秽绝缘子放电紫外脉冲检测系统。在此基础上,研究了非连续污秽分布对绝缘子交/直流放电紫外脉冲与泄漏电流的影响特性。试验结果表明:非连续污秽分布下陶瓷绝缘子交流放电紫外脉冲数高于全污秽绝缘子放电紫外脉冲数。全污秽陶瓷绝缘子直流放电紫外脉冲数明显高于其它污秽分布下绝缘子放电紫外脉冲数。玻璃绝缘子不同污秽分布下交/直流放电紫外脉冲数在不同电压等级下表现出较大差异。一般情况下,全污秽绝缘子泄漏电流高于非连续污秽分布绝缘子泄漏电流,洁净绝缘子泄漏电流小于污秽绝缘子泄漏电流,不同干带污秽绝缘子泄漏电流表现出差异化。绝缘子污秽非连续分布对泄漏电流表征污秽程度产生偏差,在实际中,可结合绝缘子放电紫外脉冲与泄漏电流检测综合评估绝缘子污秽程度。

车顶绝缘子气流分布及背风面重污区面积占比分析

随着高速列车运行速度的不断提升,车顶绝缘子的气流分布也变得复杂,而气流分布与污秽沉积密切相关,且高速气流下绝缘子背风面形成重污秽区,该区域形状及面积占比直接影响绝缘子的闪络特性。为探究车顶绝缘子气流分布及背风面重污秽区域面积占比,采用欧拉双流体模型建立绝缘子积污仿真模型,计算车顶绝缘子外部流场分布,分析绝缘子表面污秽不均匀分布的成因,并且以绝缘子芯棒周向静压为基础,提出基于压力最低点和边界层分离点的背风面重污秽区面积占比计算方法,最后通过风洞试验验证此方法的有效性。研究结果表明:绝缘子周围气流速度呈现明显的分区,绝缘子后方尾流区内断面的Z向速度由“U型—W型—V型—U型”向平稳区过渡;而绝缘子前方断面的Z向速度由“U型—V型—U型”向平稳区过渡;57 m/s正向来流下绝缘子表面污秽呈不均匀分布,背风面处有类似梯形的低速积污区存在,基于压力最低点求出的重污秽区域面积占比比基于边界层分离点的对应数值略大,差值在4.43%~7.64%之间,二者结果与实验值的相对误差分别在−1.1%~−18.7%和9.5%~24.1%之间。研究结果可为优化设计车顶绝缘子结构及优化车顶装置的布局提供参考。

污秽与串偏斜对劣化绝缘子空间电场的影响研究

针对输电线路绝缘子串中容易产生劣化绝缘子,从而导致闪络、爆裂和串掉落事故的问题,建立三维的劣化绝缘子串空间电场仿真计算模型,研究污秽与串偏斜对劣化绝缘子空间电场的影响。结果表明:无污秽与偏斜情况下,在瓷、复合绝缘子串中劣化绝缘子附近的空间电场值均发生了明显的畸变;但是在污秽条件下,依托电场进行劣化绝缘子检测存在一定问题,表现为Ⅱ级污秽状态下虽可开展劣化检测,但Ⅳ级污秽对劣化检测影响较大;此外,在上下表面不均匀污秽状态下依然不适宜开展劣化绝缘子的检测;最后,串偏斜情况下,检测路径对绝缘子串劣化曲线分布的影响较为明显,是应用无人机进行基于空间电场的劣化绝缘子检测必须考虑的因素。

复合绝缘子自然污秽与人工污秽试验的等价性分析

为了研究实际高海拔条件下复合绝缘子自然污秽与人工污秽试验的差异,给高海拔地区直流输电线路的外绝缘设计提供参考,在高海拔条件下,对绝缘高度为1.9m、伞形结构为一大一小的复合绝缘子进行不同附灰密度、不同污秽分布以及盐的不同成分的人工污秽试验,揭示灰密、污秽分布和盐的成分等因素对复合绝缘子直流污闪特性的影响。试验发现,盐密一定、灰密≤1.0mg/cm2的条件下,灰密修正系数与附灰密度成负幂函数关系;灰密一定的条件下,污闪电压随污秽分布不均匀程度的增加而增加;盐密一定的条件下,盐种类的修正系数与CaSO4贡献率成指数关系。因此,在估算自然污秽条件下复合绝缘子的直流污闪电压及实际工程外绝缘配置时要充分考虑这些因素的影响。

基于紫外脉冲法的陶瓷绝缘子污秽状态检测及评估方法

基于紫外脉冲检测法,搭建了污秽绝缘子放电紫外脉冲检测系统,在人工雾室内进行了不同污秽分布下陶瓷绝缘子放电紫外脉冲检测与泄漏电流检测试验。试验结果表明:全污秽绝缘子泄漏电流明显大于其他污秽分布绝缘子;存在非连续污秽分布时,污秽绝缘子泄漏电流与洁净绝缘子相近,此时通过泄漏电流检测绝缘子污秽状态将产生较大误差;紫外脉冲检测系统具有较好的放电检测性能,能有效检测不同污秽分布绝缘子放电状态。构建了包含紫外脉冲数、污秽分布、温度与湿度、气象环境、绝缘子类型与材质、运行电压等影响因素的绝缘子状态评估指标体系,基于评价指标层次结构建立关系矩阵及模糊一致矩阵,获取项目层及指标层各因素权值;按照绝缘子状态安全等级构建各指标隶属度函数,采用模糊综合评估法判断被测绝缘子样品的安全等级。

四川部分变电站涂覆RTV绝缘子的自然积污成分及其对闪络特性的影响

RTV(室温硫化硅橡胶)涂料等有机绝缘材料表面积污往往较瓷和玻璃绝缘表面更为严重,在以四川盆地为代表的潮湿地区,其表面甚至会有生物生长,增大了绝缘子的闪络风险。为此通过调研和取样,研究了四川地区各变电站内涂覆RTV绝缘子表面的自然污秽及其分布状况,利用原子吸收光谱法和阴离子色谱法得到了污秽中可溶性盐的主要成分;并通过显微组织观察、培养和表面性能测试,得到了污层中藻类的种属和生长特性,及其对RTV表面憎水性和电导率的影响;最后通过人工污秽和自然污秽试验,获得了不同污秽成分对RTV绝缘子闪络特性的影响。结果表明,四川电网RTV绝缘子表面自然污层可溶性盐以Ca SO4为主,藻类在RTV表面的分布与污秽分布正相关,并使被覆盖区域的憎水性大大降低,电导率升高;藻类的存在、Na Cl作为可溶性盐都可使闪络电压降低,而污秽的不均匀分布、Ca SO4作为可溶性盐分的RTV绝缘子闪络电压较高。

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。

雾霾环境动车组车顶绝缘子积污特性研究

雾霾是雾和霾的组合,空气中的霾会对车顶绝缘子的积污造成影响,而空气中的雾沉降在绝缘子表面润湿绝缘子表面污秽,增大了车顶绝缘子发生污闪的几率。以FQJG2-30/16型车顶绝缘子为试验对象,分析高速气流雾霾环境下雾霾颗粒在绝缘子表面上的受力情况,认为水滴的黏附力是雾霾环境绝缘子表面积污的一个重要影响因素,建立高速气流雾霾环境绝缘子表面雾霾颗粒沉积仿真模型,并通过人工气候室开展不同气流速度下人工模拟雾霾环境绝缘子积污试验,揭示不同风速下雾霾环境对车顶绝缘子积污的影响特性。仿真和试验结果表明:不同气流速度情况下,车顶绝缘子表面积污存在差异。雾霾环境下绝缘子积污量高于非雾霾环境积污量,随着风速的增加雾霾环境积污量与非雾霾环境积污量接近,这是由于高速气流带走绝缘子表面大量水滴造成的。

交直流电压下绝缘子放电紫外脉冲与泄漏电流对比分析

绝缘子污闪是威胁电力系统安全可靠运行的主要因素之一,如何有效检测绝缘子污秽状态成为污闪防治的关键。本文基于搭建的污秽绝缘子放电紫外脉冲检测系统,利用人工气雾室开展了不同污秽分布与空气湿度下陶瓷绝缘子放电紫外脉冲检测与泄漏电流对比实验研究。实验结果表明:直流电压下,不同污秽分布与空气湿度下绝缘子放电紫外脉冲数与泄漏电流具有相似的规律,可采用绝缘子放电紫外脉冲数替代泄漏电流检测污秽绝缘子,实现绝缘子污秽状态的非接触检测与评估;交流电压下,不同污秽分布绝缘子放电紫外脉冲数区别不大,难以通过紫外脉冲检测实现不同污秽分布绝缘子的区分。研究工作为输电线路绝缘子污秽状态非接触检测与评估提供了参考。