不同材质绝缘子积污特性与积污比研究

绝缘子污闪威胁着电力系统的稳定运行,污秽在绝缘子表面积聚是污秽闪络的前提,积污过程受绝缘子材质和天气条件等复杂因素的影响。因此,展开了江苏辖区不同材质绝缘子积污特性与积污比研究。首先,以江苏辖区输电线路自然积污的XP-160、XWP-160、FXBW-110,喷涂RTV的XP-160和喷涂RTV的XWP-160为研究对象,开展了12期自然积污试验。通过试验结果,分析了不同材质绝缘子的积污特性。研究发现,前9个积污期,绝缘子盐密从大到小依次为XP-160、 XWP-160、FXBW-110、喷涂RTV的XP-160和喷涂RTV的XWP-160,而后3个积污期,复合绝缘子盐密增加率较大,于是FXBW-110的盐密高于XWP-160盐密但仍然低于XP-160盐密。表面为亲水材质的绝缘子,在积污初期,增量均明显大于表面为憎水材质的绝缘子。但随着表面污秽的增加,憎水性材质的抗污秽性能有所降低。喷涂RTV对于绝缘子防污性能具有很大的提升作用,只是随着时间的增加,提升作用会有一定程度的降低。此外,表面亲水性材料绝缘受降雨冲刷作用更为明显。5种绝缘子之间的灰盐比有所差异,亲水性绝缘子灰盐比波动范围较大。根据两年期的积污结果,可以求得kRTV/XP-160、kRTV/XWP-160、kFXBW/XP-160和kFXBW/XWP-160的具体数值分别为0.596、0.554、0.925和1.125。

华东电网500kV线路绝缘子人工和自然积污比较

通过人工积污模拟自然条件,能在较短时间内获得大量不同各类绝缘子的积污数据,充分研究其积污特性,为线路设计、运行提供基础。为此,设计制造了人工积污循环试验装置。人工模拟了自然状况的各种因素(污秽量、风、雨、雾)对输电线路绝缘子积污量的影响。在分析华东地区气候特征的基础上确定了人工积污循环试验的试验条件,开展了华东地区常用绝缘子的人工积污循环试验,同时获得了绝缘子的长期积污特性。通过与自然积污绝缘子试验数据进行比较,证实了人工积污试验的等价性。

内陆地区绝缘子的直、交流自然积污比较

我国内陆地区绝缘子表面污秽在秋季至第2年春季迅速增长，春季至秋初相对减少。夏季暴雨可有效清洗绝缘子表面。在轻污区，盘形绝缘子和支柱绝缘子的直、交流积污比分别为2和3，常年植被覆盖地区直、交流积污比可小于2。绝缘子靠近高压端的表面积污严重，表面污秽中的不溶物主要成分是α-石英、

XP-70瓷绝缘子串积污特性数值仿真研究

以3片XP-70瓷绝缘子串为研究对象,建立数值风洞仿真模型,基于欧拉气固两相流分析模型,利用污秽体积分数评价绝缘子的积污程度,对XP-70绝缘子的积污特性进行数值仿真分析。研究表明,绝缘子迎风面静压最大,与污秽颗粒碰撞激烈,同时空气流体经过绝缘子时在湍流的作用下容易在绝缘子背风面和底部构成回流;绝缘子表面污秽积污监测点积污程度与环境中污秽体积分数成正比,绝缘子迎风面、背风面和底面的积污监测点积污程度随风速和粒径的增大而增大,背风面的积污程度要低于迎风面和底面;绝缘子侧风面积污程度最低,绝缘子侧风面积污监测点的积污量随风速和粒径的增大而减小。

变压器散热片积污清理装置的应用与维护

变压器作为电力系统中重要的电力设备之一,其正常运行对于电力系统的稳定运行至关重要.变压器在运行过程中会产生大量的热量,需要通过散热片来进行散热.散热片的散热效果直接影响变压器的运行效率和寿命.然而,由于长期运行和外界环境的影响,散热片表面容易积累大量的灰尘、油渍、氧化物及其他杂质,降低散热效果.变压器散热片的积污问题一直以来都是影响变压器散热性能的主要因素之一.而传统的清理方法通常需要将变压器停机,并且清洗效果不佳,费时费力.因此,开发一种高效的变压器散热片积污清理装置具有重要的意义.

不均匀积污绝缘子雷电冲击闪络特性

自然条件下,绝缘子呈现不均匀积污状态,对绝缘子的雷电冲击闪络电压有较大影响。为此,该文以XP-70和LXY-70绝缘子为研究对象,在重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站进行不均匀积污绝缘子在预加交流电压后的雷电冲击闪络试验,并对其闪络特性进行分析。试验结果表明,在不均匀积污条件下存在非常明显的极性效应,且出现了极性反转现象。在相同等值附盐密度(ESDD)下,随着不均匀积污比(T/B)的减小,预加交流电压作用下的泄漏电流随之减小,而绝缘子串的闪络电压呈现上升趋势。此外,通过超高速摄像机拍摄的不均匀积污绝缘子的闪络过程发现,不均匀积污绝缘子下表面会率先形成非连续的局部电弧,局部电弧沿面快速发展最终导致闪络。最后,建立了普通瓷绝缘子和玻璃绝缘子的雷电冲击闪络电压梯度方程,并对其进行验证,结果表明计算值与试验值的相对误差在±6.56%之内。

大伞裙结构对复合绝缘子积污特性的影响

为了探究在不同部位改装大伞裙对复合绝缘子积污特性的影响,以FXBW4-110/100型复合绝缘子为基础原模型,构建3种大伞裙结构模型。采用COMSOL Multiphysic对4种绝缘子模型进行积污特性数值模拟,对比分析其附近流场和电场分布差异,探究其在不同风速、粒径、和电压类型下绝缘子表面的积污规律。结果表明:在适当部位改装大伞裙可以改变复合绝缘子近壁区域的流场分布;当所改装的大伞裙尺寸相对较小且片数较少时,复合绝缘子附近的直流电场强度分布几乎不发生变化;同一污秽颗粒粒径下,随风速的增大,积污量呈上升趋势;直流电压作用下,复合绝缘子始末端改装大伞裙即模型I,在低风速时积污量为原模型的75%~95%,且随着风速的增大,积污量差距先增大后减小;交流电压作用下,模型I的积污量以原模型积污量为基值上下浮动,而模型II和模型III在1~3 m/s时的积污量约为原模型的50%~90%。

环境因素对复合绝缘子积污特性的影响

复合绝缘子在电力系统中被广泛应用,研究复合绝缘子积污特性与影响因素对降低绝缘子污闪事故的发生有着重要意义。基于FXBW4-10/100型复合绝缘子,建立了欧拉双相流绝缘子积污模型,对不同风速、粒径、浓度下绝缘子的表面积污特性进行研究。结果表明:污秽颗粒主要集中在绝缘子的迎风侧以及背风侧,绝缘子侧风侧积污较少;下表面积污体积分数高于上表面;随着风速的增加,绝缘子迎风侧与背风侧积污体积分数逐渐增大,侧风侧的积污体积分数先增加后减小;绝缘子表面的污秽程度随颗粒浓度的增加近似呈线性增加,整体积污均呈伞形分布;背风侧的积污程度随着颗粒粒径的增加呈现先增大后减小的情况。

交流特高压支柱瓷绝缘子的自然积污特性研究

为研究特高压支柱瓷绝缘子的自然积污规律,重点对荆门特高压变电站运行的支柱瓷绝缘子进行了连续3 a的积污检测。测量了盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)、灰密(non soluble deposit density,NSDD)及污秽成分,对比分析了伞裙上表面与下表面、迎风面与背风面、平均直径、连续积污等对支柱绝缘子自然积污特性的影响规律。结果表明,1 a的积污期条件下(2010年4月至2011年4月):1)单个1000k V支柱瓷绝缘子整柱污秽分布较不均匀,高压端与其他部位的ESDD平均比值为3.4,NSDD平均比值为2.3。2)绝缘子伞裙上表面污秽度普遍高于下表面。上下表面ESDD不均匀积污比平均为1.8,上下表面NSDD不均匀积污比平均为1.6。3)绝缘子伞裙背风面污秽度普遍高于迎风面。ESDD迎风面与背风面不均匀积污比平均为0.64,NSDD迎风面与背风面不均匀积污比平均为0.55。4)饱和ESDD与连续积污时间不成正比关系,而NSDD基本与连续积污时间成正比关系。5)ESDD和NSDD随平均直径的增大呈下降趋势。6)绝缘子表面污秽物中CaS O4含量平均为68%。研究结果可为我国特高压工程外绝缘设计、产品制造和运行检修提供参考。

1000kV支柱瓷绝缘子自然积污规律试验研究

研究1 000 kV支柱瓷绝缘子的自然积污规律可为我国特高压工程外绝缘设计和运行检修提供参考。为此,通过对荆门特高压变电站运行的支柱瓷绝缘子进行了连续3 a的积污观察和检测,测量了等值附盐密度（缩写为ESDD,简称为盐密）、不溶物密度（缩写为NSDD,简称为灰密）及污秽成分,分析了1 000 kV支柱瓷绝缘子污秽不均匀分布特性以及与传统瓷绝缘子积污特性的差异,评估了现阶段绝缘子污秽水平。研究结果表明：11 000kV支柱瓷绝缘子沿面盐密和灰密分布较不均匀,高压端最高,其他部位逐渐走低。绝缘子上表面积污重于下表面,上表面与下表面积污比为1.7~4.4;背风面积污重于迎风面,迎风面与背风面积污比为0.17~0.90;2绝缘子表面污秽物中Ca SO4质量分数为65%~70%,高于线路绝缘子现有测量数据;3随着运行时间的延长,上表面与下表面盐密积污比变化较小,灰密积污比增幅较大;迎风面与背风面积污比呈下降趋势;4对于1 000 kV支柱瓷绝缘子的单个元件,可考虑采取＂前后2点简化法＂测量污秽度;5同一运行环境、不同电压等级的支柱瓷绝缘子积污特性存在一定差异;6基于＂一年一清扫＂的前提,支柱瓷绝缘子的污秽水平现仍处于设计范围,并有一定裕度。

积灰对光伏组件性能影响的试验研究及数值模拟

探究光伏组件表面积灰对其输出特性的影响及污秽颗粒在组件表面的沉积规律,有助于制定清灰方案,提高光电转化效率。以置于华北电力大学风机大厅楼顶的光伏阵列为研究对象,进行人工布灰试验,探究了不同积灰量对组件输出功率、电流和电压的影响;为探究某单一因素对污秽颗粒沉积的影响,利用COMSOL软件建立与光伏组件自然积灰试验条件相同的颗粒沉积数值模型,模拟分析了风速、湿度、颗粒粒径和污秽浓度对光伏组件表面污秽颗粒沉积的影响。试验结果表明:积灰对工作电压影响较小,对输出功率和工作电流影响较大,且当积灰密度为5.07 g/m^(2)时,组件输出功率、电流和电压的变化率分别为8.71%、6.48%和0.40%。模拟结果表明:其他条件相同时,颗粒的沉积量随风速和粒径的增大均先减小后增大,在风速3 m/s和粒径15μm时取得最小值;相同条件下,颗粒沉积量均随湿度和污秽的浓度的增大而增大。

±500 kV葛南线绝缘子自然积污特性研究

为研究直流线路绝缘子的自然积污特性,在±500 kV葛南线浙江嘉兴与湖州段设置测点进行自然积污试验。测试得到了绝缘子的等值盐密与等值灰密,研究了电场与伞形对绝缘子积污特性的影响,结果表明:钟罩型绝缘子积污比双伞形严重,钟罩型盐密、灰密平均为双伞形的1.73、1.54倍,灰盐比钟罩型略大,双伞形积污不均匀度显著小于钟罩型。提出了一种考虑积污不均匀度与灰密的绝缘子爬距有效利用系数计算方法,计算了不同污区等级下XZWP-160绝缘子的爬距有效利用系数。研究结果可为预防线路污闪事故提供有益参考。

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。

高浓度工业粉尘环境下宁夏地区线路瓷绝缘子积污模拟仿真

针对目前宁夏部分地区工业粉尘污染污秽浓度偏高的特点,考虑宁夏电网绝缘子表面不均匀粗糙度的实际情况,基于能量守恒原理得到高污秽覆盖下绝缘子表面污秽颗粒沉积模型,采用COMSOL仿真软件搭建多物理场耦合绝缘子自然积污仿真模型;以宁夏吴忠某工业园区附近110 kV交流输电线路瓷绝缘子为研究对象,模拟研究风速、粒径、污秽成分及电压类型对绝缘子表面自然积污特性的耦合影响。结果表明:交流场中污秽粘附率沿伞裙呈不规则“M”型分布且二氧化硅粘附率最高;在直流场中污秽粘附率沿伞裙呈“U”型分布且氧化铁粘附率最高;与均匀粗糙表面绝缘子积污仿真模型相比,本文所提模型可有效提高模拟结果的准确性,更真实地反映出高污秽工业粉尘环境下绝缘子串各伞裙的积污分布情况。

表面粗糙度改变的瓷绝缘子积污仿真及悬浮修正模型

绝缘子表面积污过程的数值模拟研究能为真实环境的积污提供预测,保障电力系统的安全运行。针对目前仿真模拟研究的不足,提出表面粗糙度改变的颗粒沉积模型,通过仿真实现颗粒-壁面碰撞和颗粒-颗粒碰撞阶段的不同线性增长速率,并采用Wen和Kasperd的颗粒悬浮模型修正线性仿真结果。最后与不同风速的风洞试验相比较,结果表明该方法符合绝缘子实际积污特性,能实现积污量的有效预测。

沿海地区车顶绝缘子积污特性研究

由于沿海地区某高速动车组运行时,其车顶绝缘子局部部位时常发生放电现象,而高速气流和沿海环境都会影响车顶绝缘子的积污特性,从而影响车顶绝缘子的绝缘性能。以动车组上的高压隔离开关绝缘子和受电弓支撑绝缘子为研究对象,通过调研、采样及定量分析的方法研究沿海地区现场运行工况下车顶绝缘子的积污特性。研究结果表明:污秽空间分布主要呈现扇形分布和条纹状分布,污秽含量分布从高压端到低压端主要呈下降趋势,背风面污秽沉积量大于迎风面,上下表面污秽不均匀度最大值为2.85,伞裙表面灰盐比为3.75;雾水天气、车顶布置以及相邻伞裙的组合方式对积污特性的影响较大;绝缘子表面盐密最大值为34.57μg/cm^(2),灰密最大值为72.34μg/cm^(2),可溶盐中阳离子中占比最大的是Na^(+),约为51.07%,阴离子中占比最大的是SO_(4)^(2-),约为50.18%。

特殊污秽环境下±660kV直流线路铵盐积污特性

银东直流线路是我国自主研发的首条±660kV电压等级的高压直流线路,自投运以来1894号耐张塔多次发生异常放电事故。为了分析1894号杆塔异常放电的原因并得到铵盐的积污规律,对银东线上事故杆塔和参照杆塔的污秽度和污秽成分进行了测量与分析。结果表明:事故杆塔1894号的绝缘子污秽成分中实际运行状态下的等值盐密值最大且上、下表面污秽分布最为均匀,为造成其异常放电的主要原因。污秽成分中铵盐占比表现为沿绝缘子串呈U型分布,且下表面占比高于上表面,极II侧占比高于极I侧,复合绝缘子表面铵盐占比高于钟罩形绝缘子。

特高压直流线路复合绝缘子积污特性仿真及现场实测研究

针对特高压直流线路现有标准型或钟罩型瓷或玻璃绝缘子积污数据多,复合绝缘子积污数据较少,且多为不带电状态,无法准确获得电场力与风力、重力等综合作用对运行中复合绝缘子积污特性影响程度的问题,以±800 kV特高压直流线路为例,对其运行复合绝缘子带电积污特性开展仿真分析,并在线路综检期间对其现场污秽度进行实测验证。结果表明,污秽颗粒在带电复合绝缘子表面沉积是空气曳力、自身重力和电场力共同作用的结果,污秽颗粒电荷的增加、电场力的增强对颗粒运动过程影响更明显,即大气风力越小,电场力对污秽沉积的作用越明显。特高压直流线路复合绝缘子高压端伞裙的等值盐密高于中、低压端,整串分布且呈“U”型,与带电复合绝缘子的沿串电场分布规律一致。

电场对运行支柱绝缘子积污规律的影响分析

支柱绝缘子在电力系统中被广泛应用,研究支柱绝缘子积污规律对预防污闪事故的发生、保证电力系统的稳定运行有着重要意义。以某电网辖区变电站交流带电运行支柱绝缘子为研究对象,对11个变电站35、110、500k V支柱绝缘子表面积污进行了现场测试,根据测试结果分析其积污分布及影响因素,并利用多物理场仿真软件COMSOL对不同电压等级、不同表面积污情况支柱绝缘子沿面电场分布情况进行仿真分析,进一步解释了支柱绝缘子带电自然积污分布规律。结果表明,带电自然积污支柱绝缘子不同位置伞裙积污总体呈现高压端最重,接地端次之,中部最轻特点,且上表面积污较下表面更严重;支柱绝缘子沿面电场强度分布符合U型分布,其表面污秽情况对沿面电场分布有一定影响;应用支柱绝缘子沿面电场仿真对自然积污试验结果进行了解释验证。

交、直流电压下复合绝缘子和瓷绝缘子的自然积污试验

利用位于北京市西北的自然积污试验站,研究了交流与直流电压下复合绝缘子和XP-70、XWP-70型瓷绝缘子的积污特点及积污量关系。在该站条件下,不同绝缘子污秽差异主要在绝缘子下伞面;交流电压下,积污期内复合绝缘子上伞面积污速率略高于瓷绝缘子上伞面,下伞面积污速率是瓷绝缘子下伞面的2倍以上。复合绝缘子下伞面的直流与交流积污比>5,瓷绝缘子下伞面的直流与交流积污比>10。大、小雨量下绝缘子下伞面受到两种不同方式的自清洗。复合绝缘子下伞面自清洗略受憎水性影响而削弱。直流与交流电压下,积污3a与积污1a的复合绝缘子下伞面污秽比值分别约为2.2和1.4,上伞面污秽相差不大。