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。

直流电压下复合绝缘子的自然积污试验

利用自建的自然污秽试验站,对自然条件下带直流电压运行2个积污季节的复合绝缘子的积污特点进行了试验研究,分析了直流绝缘子的伞裙表面积污规律、降水对积污(等值附盐密度(equivalent salt deposit density,ESDD)和不溶性污秽物质密度(non-soluble deposit density,NSDD))的影响,表面污秽不均匀度、表面灰盐比、ESDD和NSDD的直交比等。研究表明:并不是所有降水都会对绝缘子表面污秽产生明显的清洗效果;降水量和雨强均为清洗效率的重要影响因素;复合绝缘子最大污秽度出现在夏季多雨季节来临前。建议直流外绝缘设计中充分考虑这些积污特点。

直流电压下气固交界面表面电荷积聚现象的实验分析

为了研究直流电压下气体绝缘设备中气固交界面的表面电荷积聚现象,采用电容探头法对施加了直流电压后的盆式绝缘子进行了表面电位的测量,并通过数值计算得到了不同电压幅值和电压极性下的表面电荷分布。实验结果表明,整个系统中的最大场强未达到空气的起始放电场强时,绝缘子表面没有明显的电荷积聚。而当最大场强超过空气的起始放电场强时,电荷开始大量积聚,说明绝缘子表面电荷的主要来源为气体侧放电。由于气体侧放电具有一定随机性,绝缘子表面电荷的分布很不均匀。

复合与瓷和玻璃绝缘子直流覆冰闪络特性比较

污秽覆冰环境下绝缘子电气特性是覆冰地区输电线路外绝缘选择的基础,然而国内外针对不同材质绝缘子覆冰闪络特性的对比研究甚少。为此,在人工气候室内模拟覆冰气象条件,采用恒压升降法对3种不同材质绝缘子进行了大量覆冰直流闪络试验研究。分析试验结果得出了目前常用3种绝缘子在覆冰污秽条件下的直流闪络特性,结果表明:严重覆冰条件下,复合绝缘子电弧闪络梯度略高于瓷和玻璃绝缘子,且其污秽特征指数略小;覆冰水电导率和表面污秽对电弧闪络梯度的影响特征指数有明显差异。最后提出了绝缘子串覆冰水电导率及表面污秽共同作用时的直流电弧闪络梯度校正公式。研究结果可为覆冰地区输电线路外绝缘的选择和设计提供参考。

绝缘子人工污秽试验加压方式的比较

为比较恒压升降法和均匀升压法对绝缘子污闪试验结果的影响,并补充和完善高海拔地区绝缘子外绝缘特性的研究内容,在实际高海拔条件下完成了大量的人工污秽闪络试验。试品包括3种不同型号的大吨位瓷绝缘子(XWP-300、XHP2-300以及XZP-300)及2种不同伞裙结构的长串复合绝缘子,分别在交、直流电压采用均匀升压法和恒压升降法2种加压方法进行试验。试验结果表明:在2种电压下,利用均匀升压法得到的绝缘子污闪电压普遍高于恒压升降法的结果;交流电压下,瓷绝缘子在均匀升压法下得到的污闪电压结果比恒压升降法所得结果平均高出约11%,而复合绝缘子在不同加压方式下的污闪电压受盐密的影响与其伞形结构有关;直流电压下,2种加压方式下所得试验结果之间没有统一的规律,因此不易进行简单的相互修正计算;造成2种加压方式下所得试验结果差异的原因主要是由于试验过程中绝缘子的表面状态及放电特性不同。上述结论可为不同研究单位所得试验结果间的对比以及复合绝缘子人工污秽试验标准的确立提供参考。

高压直流瓷和玻璃绝缘子金属附件电解腐蚀试验方法

分别采用喷水法、盐雾法、电解法和固体污层法对绝缘子的铁帽、钢脚进行电解腐蚀模拟试验研究,并对不同试验方法的等效性和可行性进行分析。通过与金属附件的现场腐蚀情况进行对比,并综合考虑各种方法的可操作性,推荐采用喷水法和盐雾法进行绝缘子金属附件电解腐蚀的模拟试验研究。采用喷水法进行铁帽腐蚀试验时,盐溶液的电导率取8~10 m S/cm(20℃),喷水流量控制在8~10 L/h范围内;进行钢脚腐蚀试验时,溶液电导率取2~3 m S/cm(20℃),喷水流量为2~3 L/h。采用盐雾法进行试验时,盐水溶液的电导率调配为10~12 m S/cm,单个喷嘴的喷雾流量为0.25~0.4 L/h。

硅橡胶绝缘子污秽有效等值盐密及测量方法

由于憎水性的存在，硅橡胶绝缘子污秽中的盐分浸出（溶出）过程将比亲水性的无机材料绝缘子的更为复杂，需对硅橡胶绝缘子污秽盐分浸出过程及浸出的盐分量进行研究。为此提出硅橡胶绝缘子的有效等值附盐密度（effective equivalent salt deposit density，EESDD）的概念，用以表征硅橡胶绝缘子不同憎水性污秽层在受潮过程中的实际盐分溶出量，并提出了一种结合憎水性分级测试且便于实际操作的EESDD测量方法。人工污秽层与现场硅橡胶绝缘子污秽层的EESDD测量结果表明：相同憎水性污秽层的有效溶出盐分是等值附盐密度（equivalent salt deposit density，ESDD）所测得盐分的一部分，硅橡胶绝缘子EESDD与ESDD的比值约为50％～90％，且该比值随污秽层憎水性下降而升高，并且同类型污秽灰密与盐密之比较低（〈4）时，其EESDD值相对较高。基于试验结果的分析指出，硅橡胶绝缘子污秽度测量应与其表面憎水性相结合，其爬电距离的配置应参考湿污秽层的有效等值附盐密度来确定。

直流系统在线绝缘检测装置的研制

对直流系统常用的几种接地电阻测试方法进行了比较分析,指出了它们在使用中的缺点。研制了一种新的直流系统接地电阻检测仪,集检测、显示、记录于一体。该仪器以MCS-51单片机为控制核心,以CPLD为辅助控制单元,采用乒乓式变电桥测量法,实现了接地电阻的准确在线测量。着重介绍了仪器的工作原理以及软硬件设计。该仪器具有测量精度高、抗干扰能力强、人机界面友好以及成本低等优点。

直流系统接地电阻检测仪的研究与实现

对直流系统常用的几种接地电阻测试方法如交流法、直流漏电流法等进行了比较分析 ,指出了它们在使用中的缺点。提出了一种新的直流系统接地电阻检测仪 ,该仪器以C80 5 1F0 0 6单片机为控制核心 ,采用交流变频测量法 ,实现了接地电阻的准确在线测量。着重介绍了该仪器的工作原理以及硬件与软件设计。现场运行表明 ,该仪器具有测量精度高、抗干扰能力强、自动化程度高及成本低等优点。

染污方法对瓷绝缘子直流污闪特性的影响

在人工污秽试验中,IEC标准推荐了几种染污方法,但未给出不同方法试验结果差异的相关说明。为此,采用大吨位瓷绝缘子XZP-300为试品,研究了定量涂刷法、浸污法2种染污方法获得的瓷绝缘子试品在不同盐密条件下的直流污闪特性,比较了2种染污方法试验结果的概率分布特性,同时分析了2种试验方法试验结果的差异,并基于污闪平板模型从原理上解释了差异的原因。结果表明,定量涂刷法和浸污法的试验结果均近似呈正态分布,可以采用2种方法均值计算50%耐受电压;定量涂刷法获得的污闪电压高出浸污法的污闪电压约2%～6%;通过基于平板模型的公式推导可证明,均匀染污表面的污闪电压低于不均匀染污表面的,由于浸污法染污绝缘子表面盐密分布比定量涂刷法的更均匀,因此浸污法的污闪电压低于定量涂刷法的。

空间电荷条件下超、特高压直流复合绝缘子电压分布

针对高压直流输电线绝缘子沿串电压分布问题,提出按离子流场模型求解。采用有限元迭代方法,求解了离子流场控制方程。对±500 kV直流复合绝缘子沿串电场及电压分布进行了计算,并与不考虑空间电荷条件下的静电场求解结果进行了对比,通过与试验测量结果比较,验证了考虑空间电荷时,计算结果更接近实际测量结果,并将该方法应用于特高压±800 kV直流绝缘子沿串电压分布问题的计算求解中。结果表明,由于电晕产生电荷的抑制作用,绝缘子在高压端及低压端的电压和电场强度均有较大改变。得到了不能将直流绝缘子沿串电压分布问题简化为无电荷影响的模型求解的结论,建议采用离子流场有限元迭代计算方法求解该问题。

±500kV直流复合绝缘子沿串积污特性研究

复合绝缘子的积污特性与瓷绝缘子和玻璃绝缘子有所不同,研究其积污规律对防止污闪有着重要意义。为此,以3支实际运行后的±500kV直流复合绝缘子为研究对象,系统测量其沿串不同位置的污秽度,用等值盐密(ESDD)和灰密(NSDD)表征。试验发现绝缘子不同伞上下表面的等值盐密和灰密大多呈现出U形的分布规律,尤其以等值盐密的U形分布更为明显,而且不同伞上下表面污秽U形分布规律性的强弱有一定差异。讨论了积污过程中电场对污秽沉积的作用以及自清洗过程中雨水冲洗的随机作用,更好地解释了直流复合绝缘子的沿串积污规律。

基于无线遥控技术的绝缘子自动盐密监测系统及其应用

针对采用离线等值盐密的测量方法测量输电线路绝缘子污秽时由于环境的影响和人为的干预不能实时反映带电绝缘子等值附盐密度的问题,提出了基于无线遥控技术的绝缘子自动盐密监测系统,即利用无线传感器技术,用在线方式自动测量等值盐密度,同时监测环境温度和湿度的变化,利用GSM手机短信方式无线传输数据,主站计算机将对数据进行解码处理、分析,从而提供污区的现场污秽度及瞬间变化参数。实例应用结果表明,该系统准确、可靠、稳定,满足标准规定和输电线路绝缘子运行的要求。

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。

绝缘子表面盐密分布式测量系统的设计

输变电设备绝缘子表面严重的污秽状况会导致电网污闪事故,盐密值是唯一可以量化污秽水平的数值。传统的基于石英棒的光传感器系统测量盐密值虽然准确,但需要有电源支持,易形成放电端,破坏输电导体的电磁分布,并且整体造价较高。为此设计基于光纤缆的绝缘子表面盐密分布式无源测量系统。其利用光纤代替了石英棒,使用类比的方法,将裸光纤置于与绝缘子相同的环境中以便使光纤上的盐密值代表绝缘子的盐密水平。首先测量光在光纤传播过程中的光功率损耗值,然后将光损值、大气湿度、环境温度等可测值作为已训练成功的人工神经网络模型的输入值而求出盐密值。试验数据验证了该系统的可行性与测量的准确性,表明了盐密值对绝缘子周围电场的影响。与传统的基于石英棒的光传感器系统相比,该系统无需电源且无电子器件,消除了潜在的放电端,占地面积小,造价低廉,实地操作简单安全。

分段绝缘等措施用于减小直流输电工程接地极电流对油气管道影响的试验研究

随着我国电力和油气管道工程建设快速发展,高压/特高压直流输电工程接地极与埋地油气管道邻近已不可避免,研究相应防护措施,以减小直流接地极电流对油气管道的腐蚀和危险影响,对保障能源输送安全,促进电力与油气管道工程建设协调发展具有重要意义。在本研究中,建立了包含直流接地极系统、试验管道和测量系统的试验平台,为直流输电工程接地极入地电流对埋地油气管道的影响研究提供了试验条件。针对管道分段绝缘、牺牲阳极和两者组合的综合防护措施,在不同接地极电流下进行试验,获得了试验管道上的管地电位差和泄漏电流密度沿线分布结果。对采取不同防护措施时,在不同接地极电流作用下的管地电位差和泄漏电流密度沿线分布规律进行分析,获得了不同措施的防护效果及适应性评估结果。研究成果将为直流接地极与埋地油气管道工程中腐蚀和危险影响防护设计提供技术支撑。

基于蒙特卡罗法的盐溶液密度测量不确定度评估

以蒙特卡罗法为基础,结合Minitab分析软件对盐溶液密度的测量不确定度进行评估。蒙特卡罗法除在测量模型是非线性、计算公式的偏导数求证困难或不方便等情况下评估测量不确定度有明显优势外,其在单一测量数据的不确定度评估中也有便利性,可以方便求出标准不确定度,并给出指定置信概率下的扩展不确定度。

人工盐雾污秽试验中盐雾对绝缘子表面盐密的影响

在进行固体层法与盐雾法结合的人工盐雾污秽试验时,存在盐雾对绝缘子表面污秽的冲洗作用。当采用均匀升压法进行试验时,这种冲洗作用与加压之前的润湿时间有关;当采用恒压升降法进行试验时,这种冲洗作用与恒压持续时间有关。本文针对盐雾对绝缘子表面污秽的冲洗作用,在盐雾污秽试验过程中的一系列时间点对绝缘子表面污秽进行了检测。结果表明,低导电率盐雾会对绝缘子表面污秽产生冲洗作用,使绝缘子表面的盐密随着喷雾时间的增长而减小;但高导电率盐雾由于一方面盐雾会冲洗绝缘子表面污秽,另一方面盐雾会附着在绝缘子表面补充表面导电物质,两者的影响互补,结果表明,高导电率盐雾对绝缘子表面盐密的影响不明显。

直流输电线路绝缘子选择

直流输电在系统安全、不同频率间联网和节约投资等方面具有优势。在相同污秽条件下 ,直流绝缘子的积污量是交流绝缘子的 1～ 2倍 ,在污秽不严重地区 ,直交流积污比较大 ,随着等值盐密的增大 ,积污比随之减小并趋于一致。直流绝缘子片数选择受污秽情况下的工作电压控制 ,按人工污秽闪络特性来选择绝缘子片数比较直观 ;按泄漏比距选择方法简单易行。绝缘子上下表面积污比CUR和灰密NSDD对污秽闪络特性有影响 ,随着CUR减小 ,绝缘子污耐受电压将提高 ;随着NSDD增加 ,绝缘子污耐受电压将下降。综合考虑绝缘子性能、运行经验和经济等因素 ,建议在一般污秽地区采用玻璃或瓷绝缘子 ,在较重污区和重污区采用合成绝缘子。

绝缘子表面灰密的测量影响因素分析

电力系统中一般采用等值盐密和等值灰密来描述绝缘子表面的染污程度。其中,等值盐密和等值灰密分别表征了绝缘子表面单位面积可溶性污秽和不可溶污秽的量。运行部门一般利用滤纸过滤称重的方法测量绝缘子的等值灰密,但由于缺乏细致的测量规范,等值灰密测量值有一定分散性。为了研究灰密测量的影响因素,笔者从滤纸烘干温度、烘干时间、滤纸饱和重量及冷却时间4个方面出发,研究了上述因素对滤纸质量法中滤纸干燥程度的影响,在此基础上,给出了灰密的测量程序。试验结果表明,滤纸烘干温度为110℃,烘干时间15 min的,可以在提高试验的重复性的同时减少试验时间。本文对操作人员进行等值灰密测量有一定参考价值。