自然污秽与人工污秽绝缘子等价性分析方法研究

污闪事故长期威胁着我国电力系统的安全稳定运行,经过多年防污治理工作及治理规程的完善,中国的污闪事故大大减少,但关于污闪机理的分析研究工作仍需继续开展。人工污秽试验是分析研究绝缘子外绝缘性能的重要方式之一,但人工污秽试验与自然污秽试验之间等价性的问题并没有得到妥善解决。目前常用的分析方法是以等值盐密作为绝缘子污秽程度评价标准,用在清洗污秽溶液中产生相同电导率的NaCl盐量表示污层可电离物质的导电性。事实上,该方法并没有完全解决两者等价性的问题。首先提出一套评估人工污秽与自然污秽试验结果等价性的数学方法,并利用本方法在不同污秽度度量标准体系下分析人工污秽试验与自然污秽试验结果的等价性。分析结论表明,以绝缘子整体电导率作为衡量参数时,自然污秽绝缘子的外绝缘性能与人工污秽绝缘子外绝缘性能之间的等价性较好。

绝缘子表面自然污秽成分分析及其研究展望

为研究自然污秽化学成分对污秽度评估和污闪电压的影响,总结了国内外绝缘子表面自然污秽成分的研究现状,归纳了污秽的成分、分类和测量方法;分析主要污秽成分的来源、污秽评估与污秽成分间的关系、污闪电压与污秽成分间的关系,发现用等值盐密(equivalent salt deposit density,ESDD)进行污秽度评估存在不足,需要加以修正,并提出了修正思路;另外,在相同外界条件下,不溶性污秽颗粒度也会影响污闪电压的大小,从污秽层附水量方面进行了解释。指出需加强有机污秽对污秽度评估和污闪电压等影响的研究,建立新的污秽度评估体系。

广州地区输电线路沿线绝缘子自然污秽化学成分的来源分析

为研究广州地区线路绝缘子表面自然污秽化学成分的来源,建立了自然积污监测点,现场采集自然污秽并测量了其化学成分。使用富集因子分析、相关性分析和因子分析3种分析方法,分析了绝缘子表面自然污秽化学成分的来源,发现绝缘子表面自然污秽化学成分主要来源于人为污染,不同污染源有不同的污染物化学成分;确定了绝缘子表面自然污秽积累的主要污染源。该分析方法可以确定某一区域或者地区的主要污染源,以此为依据可以通过控制个别主要污染源的排放量,减少绝缘子表面自然污秽积累,达到有效预防污闪的效果。

采用离子交换色谱法的自然污秽离子成分测量与分析

为了更为有效地测量与研究电力外绝缘表面污秽的离子成分,首先从防污发展的需求入手,分析了进行电力外绝缘污秽化学成分研究的必要性。其次研究了使用离子交换色谱进行离子成分测量的具体方法,并使用该方法测量了珠江三角洲地区电力外绝缘自然污秽的离子成分。主要考虑污秽物对污闪电压的贡献和溶解度,制定了阴阳离子配对原则,并进行了人工配对,得出了自然污秽的化合物形式,发现了一种新的主要化学成分NH4NO3。最后讨论认为离子交换色谱法可用于批量测量电力外绝缘污秽离子成分;未来硝酸盐可能代替硫酸盐,成为电力外绝缘自然污秽的主要成分,由于硝酸盐不同于硫酸盐的性质,届时将面临更为严峻的防污形势。

关于高压绝缘子交流人工和自然污秽闪络电压的分散性

调研了1980—1995年间在西安电瓷研究所污秽实验室进行的35～500 kV交流线路悬式和电站支柱绝缘子的人工和自然污秽闪络电压的分散性。该人工污秽试验按IEC 60507固体层法进行,自然污秽试验也按类似方法进行。经过对闪络电压变异系数的处理计算表明,按IEC60507的人工污秽闪络电压的变异系数均值约为5%,其双侧95%概率置信上限约为7.3%,自然污秽闪络电压的变异系数均值约为7.7%,其双侧95%概率置信上限约为11.3%。变异系数的计算结果均与国际上的结果能很好地吻合。

模拟自然污秽绝缘子串的电压分布试验研究

输电线路绝缘子串电压分布受多种因素的影响,选用江西省典型污秽区110 kV在线运行XWP2–70绝缘子串作为试品,根据自然污秽的现场污秽度及分布规律,设计了5类不同污秽度的污秽绝缘子试验,并采用小球间隙法研究绝缘子串的电压分布。试验结果表明:洁净的绝缘子串电压分布主要受电容影响;污秽条件下绝缘子表面结构组成发生变化,绝缘电阻降低;在不同染污方式及污秽度的情况下,绝缘子串电压分布受电容、绝缘子表面干区和剩余污层及绝缘电阻的共同影响。该研究为改善绝缘子串的电压分布提供了指导依据。

绝缘子自然污秽下受潮及导电特性分析

自然污秽物成分、污层受潮程度是影响绝缘子外绝缘性能的重要因素。为此,以江苏某变电站实际获得的自然污秽为例,通过污秽物成分分析,初步掌握了污秽物中的成分及含量,并利用污秽受潮试验装置开展了受潮特性比较及导电性能分析试验。试验结果表明:相同盐密、灰密及受潮条件下,该组自然污秽绝缘子的受潮速度比人工污秽绝缘子快,但充分受潮后,自然污秽绝缘子的表面电导值要低于人工污秽绝缘子;自然污秽物中不溶物占绝大部分,对绝缘子表面电导率贡献较小,可溶物中微溶于水的Ca SO4比例最大;自然污秽物含有机物成分,对绝缘子污闪性能有一定影响。通过比较分析己内酰胺(CPL)特性发现:己内酰胺为吸水性物质,本身无导电性,在低湿度条件下易使绝缘子污层受潮,引起表面电阻降低;但污层饱和受潮后,己内酰胺对表面导电性贡献可忽略,对绝缘子污闪电压的影响不大。

直流线路绝缘子串自然污秽盐密测量方法

通过统计分析天广直流线路绝缘子自然污秽盐密测量数据 ,提出以上、中、下 3～ 4片的盐密平均值作为整串平均值 (其盐密和灰密的偏差 <2 0 %的概率分别 >90 %和80 % )的观点 ,在技术经济上较为合理。

玻璃绝缘子人工污秽模拟自然污秽试验方法研究

尽管国内外进行了许多研究,绝缘子的自然污秽试验和人工污秽试验的等价性始终没有得到较好的解决,自然污秽试验比人工污闪试验得到的污闪电压略高。文中进行了玻璃绝缘子串的自然污秽试验和人工污秽试验,以污闪电压为等价指标,研究了按盐密、灰密涂污时的不同涂污方式对人工污秽试验模拟自然污秽效果的影响。并在此基础上,研究了按盐成分涂污和按表面电导率涂污2种不同涂污方法对污闪电压的影响,以寻找与自然积污绝缘子污闪电压最接近的涂污方式。试验结果表明,按盐密、灰密涂污时,直接按整体盐灰密涂污最方便,按表面电导率涂污污闪电压最接近自然污秽污闪电压,按盐成分涂污次之。最后,为了分析人工污秽试验与自然污秽试验污闪电压不同的原因,进一步探究了盐成分以及污秽分布对绝缘子污闪电压的影响。

输电线路绝缘子自然污秽试验研究与应用

在对 2 2 0kV及以下输电线路上抽取运行绝缘子进行大量自然污秽试验研究的基础上 ,研究了各种与污闪相关的量的关系 ,尤其是提供了运行绝缘子泄漏电流与污闪电压梯度的量的关系 ,对污秽绝缘子绝缘性能的预测提供了方法。

华东500kV绝缘子自然污秽试验研究

１９９１年１１月在上海黄渡变电站建立了“华东５００ｋＶ自然污秽试验站”，站内设有３２×ＸＷＰ２─１６／串、３２×ＸＷＰ５─１６／串、３５×ＸＰ３─１６／串等绝缘子串。介绍了不同类型绝缘子在带电和不带电情况下的自然积污情况以及人工雾耐受电压试验结果。

浙江电网架空输电线路绝缘子串的自然积污特性

掌握自然积污绝缘子的积污特性是绘制污秽区域分布图的重要依据。因此,以浙江电网架空输电线路绝缘子串为对象,对自然积污绝缘子的积污特点进行了试验研究。采用数量统计方法分析了上、下表面的等值灰密(NSDD)、等值盐密(ESDD)积污比KNSDD、KESDD以及2者比值KNSDD/ESDD的分布规律,并对不同污染源下绝缘子表面污秽物化学成分进行了分析。结果表明:不同结构型式自然积污绝缘子上、下表面污秽分布的不均匀特性存在差异;自然积污绝缘子KNSDD/ESDD的平均值为4.66,整片绝缘子KNSDD/ESDD平均值的变化趋势与下表面KNSDD/ESDD的变化趋势基本一致;绝缘子表面污秽物中,Ca2+占全部阳离子的摩尔分数最高,SO42-占全部阴离子的摩尔分数最高;同一片绝缘子,上、下表面污秽中各种离子的摩尔分数存在一定差异。建议外绝缘设计及线路运行维护中充分考虑这些积污特点。

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。

哈郑线河南段带电绝缘子污秽成分及悬挂高度对积污的影响

为研究特高压线路绝缘子的自然积污状况及不同呼称高度杆塔上绝缘子的积污水平差异,在河南省郑州市境内的±800 k V哈郑直流线路的一基杆塔上,对1片悬挂在负极导线端的绝缘子和4串悬挂于不同高度处的不带电绝缘子进行了半年的自然积污试验。试验结果表明:带电绝缘子表面污秽中的阳离子主要为2aC+和4NH+,阴离子主要为24SO-和3NO-;不可溶成分中2Si O约占80%,也含有少量2 3Al O、2 3Fe O等。工厂烟尘、汽车尾气中的2SO和氮氧化物是绝缘子污秽中24SO-和3NO-的重要来源。利用富集因子法计算得出了污秽中各金属元素的富集程度,发现Ca、Zn、Fe、Mg和Al等元素均受到不同程度的人为污染,其中Ca和Zn元素达到了严重污染的程度。化工厂废液中的2nZ+会通过污染周边土壤间接地影响绝缘子积污。绝缘子表面污秽颗粒粒度集中在10μm左右。同一地区,绝缘子表面自然积污程度随着悬挂高度的增加而逐渐降低。

基于污闪电压的自然积污绝缘子外绝缘状态评价

以浙江电网挂网运行的不同结构型式自然积污绝缘子为研究对象,在人工雾室进行污闪试验得到其污闪电压,并对其外绝缘状态进行评价,分析各种型式自然积污绝缘子的污秽度安全区域。结果表明:部分取样自然积污绝缘子的绝缘裕度较低,应及时采取防污闪措施。绝缘子上、下表面的污秽分布越不均匀,污秽不均匀度K值越小,绝缘子安全运行的允许ESDD值越大。总体上,钟罩型绝缘子的污秽度安全区域最大,双伞型绝缘子次之,普通型绝缘子的安全区域最小。

自然积污绝缘子污闪电压变异系数的统计分析

统计分析了均匀升压法得到的自然积污绝缘子污闪电压变异系数的分布规律,并与人工污闪电压变异系数进行对比分析。结果表明:采用均匀升压法得到的绝缘子自然污闪电压变异系数置信上限的最大值为0.310 1;变异系数近似服从正态分布,期望值为7.45%,其95%置信区间的上限为8.14%,与采用升降法得到的自然污闪电压变异系数的期望值基本一致;总体上,自然污闪电压的分散性大于人工污闪电压的分散性。

可溶盐成分对绝缘子表面污秽度评估的影响

绝缘子表面污秽成分及其受潮情况与其污闪特性紧密相关,为此首先结合电导率测量,研究了自然污秽的可溶盐成分对于绝缘子表面污秽度的影响,并定量分析了CaSO4对等值盐密的贡献。然后以NaCl和CaSO4分别代表污秽中的易溶盐与难溶盐成分进行了人工污秽试验,通过改变污秽中可溶盐的成分与含量,研究了2类可溶盐对绝缘子泄漏电流及污闪电压的影响。结果表明:高湿度情况下的污秽表面电导率主要由盐的溶解度、含量和提供导电离子能力3者综合决定。污秽中可溶盐仅为CaSO4的绝缘子串,在低湿度条件泄漏电流都保持在极小范围,只有在完全饱和受潮条件下才具有良好导电性。NaCl和CaSO4混合盐人工污秽试验证明:绝缘子表面外绝缘性能主要由易溶盐(如NaCl)所贡献,微溶盐(如CaSO4)对泄漏电流、闪络电压的影响较小。

自然积污绝缘子的污闪电压和泄漏电流特性试验研究

以浙江电网自然积污FC70P/146、XWP2-7绝缘子为对象,对自然积污绝缘子的污闪电压和泄漏电流特性进行了试验研究;提出了考虑污秽折算系数的自然积污绝缘子外绝缘特性试验研究方法,采用数据拟合方法得到了自然积污绝缘子表面等值盐密、灰密及上下表面积污不均匀性对污闪电压及泄漏电流的影响规律。结果表明:对于自然积污FC70P/146和XWP2-7绝缘子,污闪电压的不均匀度影响特征系数N分别为0.128 5和0.095 9,要小于人工污闪电压的N值。对于FC70P/146绝缘子,泄漏电流的平均等值盐密影响特征指数a和不均匀度影响特征系数N分别为0.757 2和0.218 8;对于XWP2-7绝缘子,a和N分别为0.454 7和0.180 8。相对而言,FC70P/146绝缘子的a、N值要大于XWP2-7绝缘子。

光传感监测绝缘子污秽的成分分析

光传感盐密在线监测系统是基于介质光波导中的光场分布理论和光能损耗机理,通过监测电力系统绝缘子周围等值盐密,从而实现对输电线路的在线监测。自然污秽物的组成,影响着光技术测量盐密的准确度。选取四川地区的17个监测点的自然污秽物,通过对污液样本进行过滤、取清液后,做离子色谱分析,得到阴阳离子的组成及含量。分析得出,污秽物的主要成分是硫酸钙;通过分析不同污染源下盐密-光衰曲线与硫酸钙含量之间的关系,得出在工业污染源,随着盐密值的增加,光衰减量的变化并不大,而其主要原因则是硫酸钙含量偏高导致了盐密值的虚高。

基于激光诱导击穿光谱的绝缘子污秽度分析

污秽闪络是威胁电力系统安全的主要因素之一,为了预防污闪事故的发生,需要定期对绝缘子表面的污秽度进行检测,但传统的停电取样检测周期长,耗费大量人力物力。文中提出一种利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对绝缘子表面污秽度进行分析的方法。以10个带有不同等值盐密、等值灰密的自然污秽玻璃绝缘子为主要研究对象,将其上表面分为内、中、外环3个区域,研究不同测试策略下定标模型的相关系数,采用Na 589.592 nm、Al 396.192 nm作为特征谱线,发现对于盐密的检测定标模型,采用内、中环联合区域的测试策略,相关系数可达0.9481,检测相对误差在5%以内;对于灰密的检测定标模型,采用中环独立区域的测试策略,相关系数可达0.9383,检测相对误差在15%以内。该分析手段能实现现场快速分析绝缘子表面污秽度,提升输电线路运行安全维护作业能力,具有重要的工程应用价值。