复合绝缘子憎水性及直流污闪特性的影响因素

复合绝缘子的污闪特性很大程度上受材料的憎水性及憎水性迁移特性的制约。研究了环境因素和污秽成分对高温硫化硅橡胶材料憎水性迁移特性的影响,对灰成分和憎水性迁移时间与复合绝缘子直流污闪特性的关系进行了定量对比试验。试验结果表明,随着灰成分中硅藻土含量的增加,憎水性迁移明显加快,导致静态接触角增大,因而相应的直流污闪电压升高。该文结果可作为分析硅橡胶材料憎水性迁移特性的参考,同时也为直流复合绝缘子人工污秽试验标准的制定提供了试验依据。

高海拔地区±800kV复合支柱绝缘子直流污闪特性

为给特高压直流变电外绝缘设计提供试验依据,在实际海拔1970m条件下对4种复合支柱绝缘子和2种瓷支柱绝缘子进行了恒压升降法直流污闪试验,研究了高海拔条件下盐密、灰密以及绝缘子材质和几何形状等因素对其直流污闪特性的影响。结果表明,污闪电压随盐密、灰密的增大而下降,并分别符合幂函数关系;盐密与灰密对污闪电压的影响相互独立;用最小二乘法可以得到给定结构绝缘子的直流污闪电压计算公式。比较不同绝缘子的污闪特性表明,复合支柱绝缘子直流污闪特性优于瓷支柱绝缘子,单位绝缘高度直流污闪电压随芯棒直径增加而减小。以上结果可为我国高海拔地区直流输电外绝缘配置的选择和设计提供参考。

高海拔地区直流绝缘子不同悬挂方式污闪特性

为研究不同悬挂方式对直流盘型绝缘子污闪特性的影响,给特高压输电线路绝缘配置提供试验依据,在高海拔地区(昆明,海拔1 970 m)对XZP1-300和XZPS-300进行了不同悬挂方式(I、V及Y串)下的人工污秽试验,其中V串包括了60°、90°和120°3种角度;Y串上部夹角为90°。通过对高速摄影仪拍摄的放电发展过程的分析,揭示了悬挂方式、绝缘子形状、盐密等因素对电弧发展的影响,并解释各种情况下污闪电压不同的原因。推荐在重污秽条件下用V型串,轻污秽条件下使用I型串。

复合绝缘子加装超大伞裙结构的污闪特性

为了进一步提高沿海输电线路复合绝缘子的外绝缘性能,抑制其污秽放电现象和污闪事故的发生,采用了在复合绝缘子不同位置加装不同数量超大伞裙来提高其爬电距离,进而改善其外绝缘性能的方法。考虑到复合绝缘子的污闪特性不仅与其本身的爬电距离直接相关,而且与其伞裙结构密切相关,以2种常用的220kV复合绝缘子为研究对象,通过人工污秽试验获得了其多种加装超大伞裙结构的污闪特性,分析了污闪特性的变化规律,给出了其各自最优的加装超大伞裙结构。试验结果证实了复合绝缘子加装超大伞裙的方法能够进一步改善其污闪特性,同时也为沿海现场的实际应用提供了重要参考。

高海拔地区特高压换流站大尺寸复合支柱绝缘子直流污闪特性

在海拔2 100m的国家特高压工程实验室,采用恒压升降法全面深入地研究了一大一小和一大两小伞形、6.25m(5支串联组成)绝缘高度的两种大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性。试验表明:一大两小伞形大尺寸复合支柱绝缘子的直流污闪特性优于一大一小伞形;大尺寸试品的直流污闪电压与盐密、灰密均成幂函数关系,盐密对U50%的影响程度明显大于灰密;与短串试品相比,盐密对大尺寸试品的影响较大;随着上、下表面污秽比的增大,大尺寸试品直流污闪电压增加不超过10%;在绝缘高度6.25m范围内,直流污闪电压与复合支柱绝缘子串长呈良好线性关系,但由于试验数据存在一定的分散性,大尺寸试品线性推导值和试验值相差约15%;大尺寸试品的紫外放电光子数大于短串,同时,受污秽不均匀分布的影响,大尺寸试品的中、下部紫外光子数稍大于上部;大尺寸试品的中、下端电弧桥接现象剧烈,电弧大范围跨接更为明显。

高海拔地区大吨位绝缘子直流污闪特性研究

为了研究实际高海拔条件下大吨位瓷和玻璃绝缘子染污放电特性,给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘设计提供参考,在实际海拔1970 m条件下,利用±250 kV直流污秽试验电压,采用恒压升降法,对大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了详细研究。试验结果表明:大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性相差不大;盐的种类、灰密大小及污秽分布情况对大吨位瓷绝缘子直流污闪特性影响较大;伞形对绝缘子表面电弧发展特性影响较大,使得不同伞形绝缘子的直流污闪电压差别较大。因此,在高海拔地区特高压线路外绝缘选型和设计中要充分考虑这些因素的影响。

沿海地区与内陆地区复合支柱绝缘子直流污闪特性比较

根据沿海地区绝缘子积污测量调研的结果,以不同盐灰比模拟沿海地区和内陆地区的复合支柱绝缘子积污特性,首先测量了两类试品在试验雾室内表面电阻随时间的变化趋势,然后在昆明特高压国家工程实验室进行直流人工污秽试验,试验过程中,用紫外放电仪对两类试品的局部放电现象进行观测,统计了紫外放电光子数,同时利用高速摄像机观察试品临闪电弧的发展情况。结果表明:灰密含量高的内陆地区试品表面电阻相对沿海地区试品低;在同盐密条件下,沿海地区试品的污闪电压高于内陆地区,且随着盐密的增加,两者差异越大;灰密大的内陆试品易产生局部电弧而出现干区,出现干区后,强吸水性使干区快速再次湿润,如此反复最后闪络,因此其污闪电压低;随着试验盐密的增加,不仅进一步降低试品表面电阻,还会使灰密高的内陆试品电弧桥接现象更明显,甚至出现电弧跨接现象,爬距利用率大幅降低,造成两者污闪电压值的差异更大。

低气压下绝缘子短波头操作冲击污闪特性

在操作冲击下绝缘子也会发生污闪,且随着海拔升高或气压降低,绝缘子操作冲击污闪电压还将降低。为满足我国高海拔地区污秽绝缘选择的需要,文章在人工气候室模拟不同海拔条件下的低气压,通过试验研究了清洁和染污7片串XP-160绝缘子在短波头操作冲击下的污闪特性,得出了盐密、气压、温度对污秽绝缘子50%操作冲击闪络电压影响的关系式,确定了三者的影响特征参数。研究结果表明,与清洁绝缘子的干闪和雾闪电压相比,污秽绝缘子在操作冲击下的污闪电压明显降低,因此工程设计时应考虑污秽绝缘子的操作冲击放电特性。

高海拔地区直流耐张绝缘子布置方式对其污闪特性的影响

绝缘子污闪特性的研究主要集中在悬垂Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅴ型布置的瓷、玻璃绝缘子,对水平耐张布置绝缘子的污闪特性研究较少,为此在1970m高海拔试验基地分别试验研究了水平耐张布置和悬垂Ⅰ型复合绝缘子和长棒形瓷绝缘子2种直流绝缘子人工污秽闪络特性的影响。结果表明:布置方式对绝缘子直流污闪特性影响不同;在不同污秽程度下,复合绝缘子悬垂Ⅰ型布置的均匀升压法,直流污闪电压比水平布置时高3.9%～9.3%;长棒形瓷绝缘子水平耐张布置的恒压升降法直流污闪电压比Ⅰ型布置时高2.76%～26.1%。最后用高速摄影机拍摄了绝缘子放电发展过程,探讨了2种布置方式对复合绝缘子与长棒形瓷绝缘子直流污闪特性不同影响规律的原因。

高海拔地区直流特高压大尺寸复合外绝缘污闪特性研究

在实际高海拔条件下,通过大量的人工污秽试验分别对大尺寸的特高压直流悬式复合绝缘子以及±800kV支柱复合绝缘子的直流污闪特性进行了研究,获得了两种特高压直流绝缘子的污闪特性曲线,人工污秽试验涉及的加压方式包括均匀升压法和恒压升降法。试验研究结果表明:利用均匀升压法所得悬式复合绝缘子的直流污闪电压普遍高于利用恒压升降法得到的结果;恒压升降法试验中支柱复合绝缘子的最大泄漏电流随着污秽度的增大而逐渐增大、达到最大泄漏电流的时长随污秽度的增加而逐渐缩短;通过紫外成像仪对大尺寸支柱复合绝缘子染污沿面放电过程的观测表明顶端一节绝缘子的局部放电最为严重;支柱复合绝缘子的直流污闪电压与串长符合良好的线性关系,而安装离地高度对支柱复合绝缘子的直流污闪电压影响不大。本文的工作丰富了高海拔地区直流特高压绝缘子外绝缘特性的研究,其结果可为高海拔地区特高压直流输电工程的建设、运行和维护提供理论与试验依据。

低气压下绝缘子雷电冲击的污闪特性

运行经验表明,运行中绝缘子也会因雷击发生污闪,且随着海拔高度的升高或者气压的降低,绝缘子的雷电冲击污闪电压还将下降,故研究低气压下污秽绝缘子的雷电冲击特性具有较高的学术价值和一定的工程实际意义。为此,在大型多功能人工气候室模拟不同海拔条件下,清洁及染污4片串XP-160绝缘子和FXBW3-35/100在雷电冲击下的污闪特性,得出了盐密、气压对污秽绝缘子50%雷电冲击闪络电压影响的关系式,确定了两者的影响特征指数,并对两者的特征指数进行了比较和分析。研究结果表明,染污绝缘子的污闪电压相对清洁绝缘子干闪和雾闪有明显降低,因此,在工程实际中也应该考虑染污绝缘子的雷电冲击放电特性。

高海拔下双串并联瓷绝缘子串的直流污闪特性

为研究高海拔直流条件下大吨位瓷绝缘子串的双串并联污闪特性,在高海拔条件下,对XZP1-300直流瓷绝缘子在不同污秽条件及不同串间间距下进行了单串及双串并联人工污秽试验。并通过高速摄影仪拍摄的电弧发展过程的录像,揭示了高海拔条件下盐密和串间距等因素对大吨位瓷绝缘子直流污闪过程的影响。试验发现,高海拔条件下直流污闪存在较严重的片间桥络和飘弧现象,双串并联时电弧发展的独立性及飘弧的程度呈现出一定的规律性,在串间距一定的条件下电弧仅沿一串发展,双串并联并不会造成闪络电压的明显降低,研究结果可为实际工程外绝缘设计提供参考。

芯棒涂覆H-PRTV长棒形瓷绝缘子直流污闪特性

外形结构和材料对绝缘子的污秽闪络特性有较大影响。为此,采用恒压升降法,在高海拔地区进行了大吨位长棒形瓷绝缘子的直流人工污秽试验,通过测量泄漏电流和污闪电压,拍摄电弧发展照片,对比研究了芯棒涂覆强疏水型长效防污闪涂料H-PRTV对长棒形瓷绝缘子直流污闪特性的影响。结果表明,芯棒涂覆H-PRTV后,长棒形瓷绝缘子直流污闪电压明显提高,电弧发展过程明显缩短,临闪前大幅值泄漏电流脉冲减少,整个污秽闪络过程有延缓的趋势。

试验方式对瓷和玻璃绝缘子串直流污闪特性的影响

绝缘子人工污秽闪络试验3种常用的电气试验方法,包括均匀升压法、50%耐受电压法和最大耐受电压法。目前,国内外对试验方法影响绝缘子直流污闪特性的研究很少,该文基于人工气候室内7片染污瓷和玻璃绝缘子串(XP-160、XWP2-160、LXY4-160、LXHY3-160)直流闪络特征的测量,比较了3种电气试验方法下绝缘子串的直流污闪电压的差异。结果表明:试验方法对绝缘子的直流污闪电压有影响;对于相同类型的绝缘子,直流闪络电压与等值附盐密度(ESDD)拟合公式均满足负幂指数函数关系,与使用的电气试验方法无关。因此,可以根据试验的具体情况,选择适当的试验方法。

半导体涂层绝缘子的污闪特性

覆冰对电力系统的安全运行产生了一定威胁。使用部分涂覆半导体RTV涂层的绝缘子是一种效果较好的防覆冰方法。半导体涂层利用泄漏电流的热效应来加热和蒸发绝缘子表面的水膜。为研究半导体涂层绝缘子在积污条件下是否能够安全运行,对不同涂层阻值和不同涂层涂覆结构的110 kV绝缘子串进行一系列的污闪试验。试验采用固体涂层法,通过测定50%耐受电压来评估半导体涂层绝缘子的污闪特性。试验结果表明:50%耐受电压受涂层阻值和涂层涂覆结构的影响。部分涂覆半导体涂层绝缘子的50%耐受电压与盐密仍然基本符合负幂指数关系,盐密对半导体涂层绝缘子的影响要低于其对无涂层绝缘子的影响;在相同的涂层涂覆结构下,下表面涂层阻值越大,50%耐受电压越高。在相同的涂层阻值下,50%耐受电压与上表面涂层涂覆范围基本呈线性关系,上表面涂覆范围越大,50%耐受电压越低。基于以上试验结果,从污闪特性的角度给出了半导体涂层的优化建议。

高海拔复合绝缘子污闪特性研究

3种不同伞型的复合绝缘子在亲水性状态和 4种海拔高度、两种盐密下进行了人工污秽试验 ,并和典型的电瓷绝缘子做了比较 ,同时也进行了憎水性状态下复合绝缘子的污闪试验。试验结果表明 ,复合绝缘子污闪电压随气压降低有规律地降低 ,而且即使表面丧失憎水性其耐污闪性能也远高于电瓷绝缘子。

高海拔地区玻璃绝缘子的直流污闪特性

为了解决特高压直流输电线路中的外绝缘问题,清华大学深圳研究生院和云南省电力试验研究院合作,通过对两种大吨位玻璃绝缘子在不同盐密、不同灰密、不同染污情况和不同悬挂方式下进行直流污闪特性试验,对其污闪特性作了深入研究。试验表明,玻璃绝缘子和瓷绝缘子直流污闪特性相似;高海拔条件下,由于飘弧现象严重,爬电距离并不能得到有效的利用,故不是影响污闪特性的唯一重要因素;结构高度和绝缘子形状结构在很大程度上可影响飘弧和电弧桥接,因而对污闪特性的影响很大,在一定程度上大于爬电距离对污闪特性的影响;同时分析了非均匀染污情况和不同悬挂方式下的污闪特性及其差异原因。

气压对绝缘子串直流污闪特性影响

低气压下污秽绝缘子的电气性能相对清洁绝缘子将降低,但气压对绝缘子串直流污闪特性的影响,目前仍缺乏系统的研究。本文对7片串XP—160盘形悬式绝缘子和特高压复合绝缘子短样的直流污闪特性进行了研究,分析表明绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧的特性决定气压影响特征指数n,不同型式绝缘子串n值存在差异的原因是放电过程中局部电弧飘弧造成的。

试验方式对瓷和玻璃绝缘子交流污闪特性的影响

人工污秽试验是研究污闪特性的重要手段,IEC及我国标准推荐了多种人工污秽试验方法以进行绝缘子闪络特性的试验研究,并提出了几种不同的试验方式,目前常用的有均匀升压法、50%耐受电压法和最大耐受法,但对于不同试验方式下绝缘子污闪特性的差异仍需进行系统研究和比较。为了研究不同试验方式下绝缘子污闪特性的差异,以两种典型的瓷(XP-160)和玻璃(LXY4-160)绝缘子为例,在人工雾室中对3种不同试验方式下绝缘子污闪特性进行了分析和比较。试验结果表明:不同试验方式下绝缘子的闪络特性有一定的差异。不同污秽程度下,均匀升压法得到的污闪电压Uav比50%耐受电压法得到的污闪电压U50%升高了4.27%～12.62%,U50%比最大耐受电压法得到的污闪电压Uws升高了3.94%～13.20%。随着污秽程度的增大,Uav相对U50%提高的百分比和U50%相对于Uws提高的百分比均逐渐增大。

半导体釉-电瓷组合形式绝缘子串污闪特性试验分析

针对半导体釉绝缘子存在的老化耗能问题,提出了半导体釉与普通电瓷绝缘子的组合方案(S-P组合绝缘子串)。利用有限元方法对S-P组合绝缘子串进行了电位分析,进行了实际污秽闪络特性的试验,分析了这种组合形式绝缘子串的闪络过程,并与其它类型绝缘子进行了对比。试验结果表明:半导体釉绝缘子位于高压端的绝缘子串污闪特性优于其低压端污闪特性;单位绝缘长度和单位爬距的污闪电压,S-P组合绝缘子串低于半导体釉绝缘子,高于进行对比的电瓷绝缘子和一大一小复合绝缘子;维持半导体釉绝缘子表面污秽不变的情况下,普通绝缘子表面的污秽度提高,泄漏电流增大,S-P组合绝缘子串表面电位分布更均匀,产生的热量增加,抑制了沿面放电的产生,提高了污闪电压。