盐雾条件下染污绝缘子交流污闪特性

染污绝缘子表面污秽在盐雾中吸湿受潮,雾中的盐分沉积在绝缘子表面增大了其表面电导率,使得绝缘子闪络特性降低,绝缘子可能在较低电压甚至工作电压下发生闪络,威胁电网的安全稳定运行。本文对瓷、玻璃、复合三种典型绝缘子在不同盐密(SDD)和雾水电导率(?20)下的交流闪络特性进行试验研究,提出附加盐密(ASDD)的概念,分析了附加盐密与绝缘子表面盐密和雾水电导率的关系及其对交流闪络特性的影响。结果表明:随着盐密和雾水电导率的增大绝缘子交流雾闪电压均降低,且与盐密呈负幂指数关系,与雾水电导率呈线性关系。可以用附加盐密表征雾水电导率和盐密对绝缘子雾闪电压的综合影响,即附加盐密与雾水电导率和绝缘子盐密之积成正比。同时绝缘子闪络电压与绝缘子表面盐密和附加盐密之和呈负幂指数关系,绝缘子雾闪的本质是一种特殊的污秽闪络。     

高电导率雾对悬式瓷质绝缘子交流闪络特性的影响

为研究高电导率雾对染污绝缘子交流闪络特性的影响,在人工气候室内采用高压微雾加湿法和固体涂层法模拟XP10-160型悬式瓷质绝缘子串污秽湿润过程,并通过人工污秽试验获得了绝缘子闪络电压与盐密、雾水电导率的关系曲线。研究结果表明:绝缘子污秽闪络电压随雾水电导率的增大而降低,且当原有绝缘子表面盐密值较小时,雾水电导率对其闪络特性的影响更为突出,并可以将雾水电导率对绝缘子闪络特性的影响归结为附加盐密系数。文中利用Comsol Multiphysics软件仿真计算了不同电导率雾下绝缘子的空间电场分布规律,得出高电导率雾主要通过改变绝缘子表面污秽度影响绝缘子的污闪电压。     

高海拔地区玻璃绝缘子泄漏电流分析

为了解决特高压直流输电线路中的外绝缘问题,本文在实际海拔高度下,通过对两种大吨位玻璃绝缘子在不同盐密、不同灰密、不同染污情况下进行直流污闪特性试验,采集了大量的泄漏电流数据,并且应用了一种新的研究方法,对绝缘子在耐受临闪电压U_(50%)时所记录的直流泄漏电流进行了统计分析,总结了泄漏电流脉冲幅值、数量统计、持续时间、电量等特征量随条件变化的规律。提出了一种新的能有效地反映判断绝缘子表面染污状态的特征量。     

带电盐雾环境对复合绝缘子硅橡胶材料闪络特性的影响

沿海及多雾地区,复合绝缘子可能长期运行在盐雾环境中,使得闪络电压降低,威胁电网的安全稳定运行。为研究复合绝缘子硅橡胶材料在持续盐雾环境中闪络特性的变化,人工模拟了盐雾环境,对带电不同时间后的硅橡胶材料进行了交流闪络试验,记录了闪络电压和带电期间的泄漏电流。结果表明:试品的闪络电压与带电电压值有关,带电试验中所施加的电压值越高,带电试验结束后的闪络电压越低;闪络电压随雾水电导率的增加呈负幂指数规律降低,特征指数随带电时间的增加而增加;闪络电压随带电时间的增加而降低。随着带电电压值、雾水电导率和带电时间的增加,试品表面水膜占表面积的比值和泄漏电流特征量(脉冲数量、最大脉冲幅值、累积放电量等)增加,是造成闪络电压下降的主要原因。     

用盐雾法研究复合绝缘子污秽闪络特性

针对空气污染导致雾水电导率增大,复合绝缘子污闪概率也随之增加这一情况,提出了用盐雾法研究复合绝缘子污秽闪络特性。在人工雾霾模拟实验箱内,通过控制雾水电导率和雾水含量,用均匀升压法对蒸汽雾生成到消散两个阶段对绝缘子进行大量试验,记录闪络电压,并用高速摄像仪观察闪络路径。结果表明:空气中雾水含量低时,雾水电导率对绝缘子闪络电压作用不明显;随着雾水含量增加,增大雾水电导率对绝缘子闪络电压作用明显。且干净复合绝缘子在其注塑痕迹处发生起弧和闪络的概率较高,而对于染污绝缘子该痕迹对闪络影响不大。     

高电导率雾对复合绝缘子憎水性的影响

沿海地区的海雾以及城市工业区的浓雾,其雾水的电导率高,会导致绝缘子快速积污,并可能对复合绝缘子憎水性能产生影响,研究了高电导率雾环境下染污硅橡胶表面的憎水性能变化过程。利用超声波雾发生装置来产生高电导率雾,在小雾室内使染污的硅橡胶试片受潮,采用静态接触角法测量染污试片表面的憎水性在受潮前后的变化。试验发现,在高电导率雾中受潮会导致染污硅橡胶试片表面的憎水性下降。受潮结束后,污层表面的憎水性恢复情况和污秽物中的不溶物成分有关;污秽中可溶盐成分与不溶物成分的比值越高,对憎水性恢复越不利;此外,环境湿度越高,越不利于憎水性恢复。分析认为,高电导率雾导致硅橡胶表面污层的盐密值增加,增强了污层的吸水能力,是染污硅橡胶表面憎水性下降的原因。     

雾水电导率对FXBW-35/70复合绝缘子交流雾闪特性的影响

目前的染污绝缘子的电气特性主要采用在蒸汽雾湿润条件下进行。试验经验表明,蒸汽雾湿润过程中绝缘子湿润时间难以控制,且试验过程中雾室内的温度也上升,这些影响因素使蒸汽雾试验与自然条件下绝缘子闪络时的环境条件明显不同。文中在人工气候室内利用超声波雾发生装置研究了复合绝缘子FXBW-35/70的交流雾闪特性。试验结果表明,不同雾水电导率下,绝缘子的闪络电压随着染污盐密ESDD的增加而降低,并呈负幂指数函数变化关系;随着雾水电导率的增加其闪络电压也降低,其可以表示为负指数函数关系。在输电线路外绝缘设计时应考虑雾的染污程度的影响,研究结果可为工程应用提供有价值的参考。     

人工盐雾环境下硅橡胶绝缘子泄漏电流的研究

在超声波盐雾发生装置模拟的盐雾环境下,采用高压直流电源测试研究环境相对湿度和盐雾电导率对硅橡胶绝缘子表面泄漏电流的影响,试验结果表明,绝缘子的泄漏电流主要取决于试验环境的相对湿度和盐雾电导率。     

考虑飘弧特性下不均匀染污绝缘子交流闪络模型分析

在电弧发展至临界弧长的临界时刻,绝缘子同时存在沿面电弧与飘弧,会对绝缘子的交流污闪电压(U_(50%))产生影响。本研究根据绝缘子平面展开模型,考虑空气电弧特性、飘弧长度及染污不均匀性(上、下表面盐密比,T/B)对绝缘子交流污闪电压的影响,推导修正了交流污闪模型,编程计算了交流大吨位CA-590、CA-597型普通绝缘子,XWP-420型双伞绝缘子的污闪电压;通过试验对比验证了模型的准确性与合理性;通过分析不同等值盐密(ESDD)下T/B与临界泄漏电流(I_c)的关系,揭示了T/B影响U_(50%)的原因。结果表明:ESDD与T/B对污闪电压的影响相互独立,按经验公式拟合得出CA-590、CA-597型普通绝缘子污闪电压的不均匀修正系数(N)为0.124;U_(50%)随飘弧长度的增加近似呈线性下降,ESDD越大,飘弧对U_(50%)的影响越小,其变化规律与绝缘子表面积污特征影响I_c的显著性有关。     

高海拔地区玻璃绝缘子泄漏电流分析

为了解决特高压直流输电线路中的外绝缘问题，本文在实际海拔高度下，通过对两种大吨位玻璃绝缘子在不同盐密、不同灰密、不同染污情况下进行直流污闪特性试验，采集了大量的泄漏电流数据，并且应用了一种新的研究方法，对绝缘子在耐受临闪电压U50％时所记录的直流泄漏电流进行了统计分析，总结了泄漏电流脉冲幅值、数量统计、持续时间、电量等特征量随条件变化的规律。提出了一种新的能有效地反映判断绝缘子表面染污状态的特征量。     

基于远程耦合法的绝缘子泄漏电流监测及局部放电识别

电缆终端绝缘子的实时状态监测可以有效保证电力电缆线路的安全运行。为了解决电缆终端绝缘子泄漏电流监测和放电识别的问题,本文提出了一种远程探测泄漏电流并且识别局部放电状态的方法。这种方法基于远程耦合磁场来探测泄漏电流,首先在实验室中测试典型临近干扰对电力电缆绝缘子监测的影响,并讨论了检测系统的鲁棒特性。试验是为了获取和分析五支不同清洁绝缘子(陶瓷、玻璃和硅橡胶三种材料制作)在盐雾条件下的泄漏电流,其中盐雾等级为10 g/L和40 g/L,电压等级为50%~300%的标称电压。本文还测试了通过清洁雾进行现场染污的绝缘子,为了证明检测系统和方法的有效性,在所有检测试验中都直接检测泄漏电流的数值。将直接检测得到的泄漏电流分为三类:正弦型泄漏电流、非正弦泄漏电流和放电。同时基于峰态分析远程感应得到的泄漏电流也可以分为三类。本文讨论了利用远程感应的泄漏电流峰态进行绝缘子放电识别的有效性,并证明了在典型干扰效应下检测系统是鲁棒的。     

泄漏电流相角变化特征与绝缘子运行状态的相关分析

绝缘子运行状态直接关系着输变电线路的安全运行。由于泄漏电流贯穿绝缘子运行始终,其能直接反映绝缘子表面状态及放电特征,故可利用泄漏电流相角变化特征对典型污湿运行环境下绝缘子运行状态进行评估研究。以硅橡胶复合绝缘子为试样,在人工大气模拟实验装置内模拟典型污湿环境,盐雾电导率为1.0～5.0mS/cm,相对湿度为70%～100%,环境温度为25～40°C。当施加30kV工频交流电压后,采用数据采集卡装置采集流过绝缘子表面的泄漏电流,采样率为22.05kHz。通过快速Fourier变换(FFT)分析了绝缘子表面运行状态的泄漏电流相角变化,建立了泄漏电流与运行电压的相角差及其变化规律与相对湿度、环境温度和污秽等级的对应关系。结果表明:随着相对湿度的增大,相角差呈现减小的趋势,并在相对湿度达到100%时呈现骤减的特征;随着环境温度的升高,相角差呈现缓慢减小的特征;随着污秽等级的提高,相角差呈现减小的趋势。泄漏电流的相角变化特征可以用于绝缘子运行状态监测及污湿等级划分,从而提高户外绝缘子运行的可靠性与准确性。     

饱和受潮条件下的绝缘子泄漏电流特性

空气湿度的大小直接影响到绝缘子表面污层的润湿情况,进而影响泄漏电流的特性。为此,针对目前电力系统大量使用的多种绝缘子,采用固体污层法试验研究了绝缘子在饱和受潮条件下的泄漏电流特性。在简要介绍了试验装置后详细分析了泄漏电流与染污程度、受潮状态、爬电比距等因素的关系,并建立了泄漏电流最大值与等值盐密、污闪电压梯度、运行电压、绝缘子串长、雾浓度之间的对应关系。这些基础规律的研究,可为绝缘子泄漏电流监测系统的正确预警和专家系统的正确分析奠定基础。     

长串绝缘子高海拔人工污秽试验泄漏电流分析

为获得长串绝缘子泄漏电流随盐密及海拔的变化规律,开展了不同海拔高度、不同盐密类型下的绝缘子人工污秽试验,获得了泄漏电流波形数据,通过傅里叶变换将泄漏电流从时域变换到频域。对泄漏电流幅频和相位特性的分析结果表明随着泄漏电流幅值的增大,3次谐波的含量逐渐减少,电流波形越接近正弦波,电流电压相位差也逐渐减小,在泄漏电流幅值为54.23、101.50、355.28 m A时,3次谐波含量分别为47%、38.6%、20.6%,电流电压相位差分别为–18.04°、–17.17°、–13.68°。对不同盐密的绝缘子串的泄漏电流峰值进行分析发现,可用泄漏电流峰值表征绝缘子污秽度。通过对不同海拔下泄漏电流峰值分析发现,泄漏电流峰值与海拔高度满足一定的关系式。研究结果表明不同海拔地区的绝缘子的防污闪预警泄漏电流阈值应进行差异化设定,该研究规律对高海拔地区绝缘子安全稳定运行具有一定的指导意义。     

污秽绝缘子闪络特性与泄漏电流特性研究

绝缘子污闪事故严重威胁电力系统的安全可靠运行。为完善污秽绝缘子闪络特性、机制及闪络过程的认识,为输电线路外绝缘的选择和设计提供参考依据,基于人工气候室的试验对瓷、玻璃及复合绝缘子闪络特性及泄漏电流特性进行了研究。研究结果表明：绝缘子闪络电压随着盐密、灰密及雾水电导率的增加而减小;瓷、玻璃绝缘子闪络电压不随污秽迁移时间的变化而变化,复合绝缘子闪络电压随着迁移时间的延长而增大;闪络过程中,复合绝缘子泄漏电流有效值及脉冲数远低于瓷和玻璃绝缘子;相同试验条件下,复合绝缘子的表面电阻远大于瓷与玻璃绝缘子的表面电阻。     

盐雾对棒——板短空气间隙雷电冲击特性影响研究

目前国内雾霾天气对输电线路外绝缘的影响不容忽视,因此通过盐雾模拟雾霾天气,研究盐雾对短空气间隙雷电冲击击穿电压的影响具有重要实际意义。文中选择击穿电压最低的棒—板空气间隙为模型,分别对5、10、15 cm空气间隙,不同雾水电导率下进行雷电冲击电压击穿试验。结果表明,短空气间隙雷电冲击击穿电压受雾水电导率和空气间隙距离的共同影响,棒—板短空气间隙雷电冲击击穿电压随雾水电导率增大而减小,并且雾水电导率对击穿电压的影响程度随间隙距离增大而减小。通过粒子群算法(particleswarm optimization,PSO)对实验据进行拟合,得到了相应短空气间隙下雷电冲击击穿电压的计算公式。文中结论对如何加强雾霾环境下的输电线路外绝缘强度具有指导意义和重要参考价值。     

绝缘子泄漏电流和放电现象的初步研究

基于大量人工污秽试验 ,详细描述了瓷绝缘子表面的放电现象并建立了泄漏电流幅值与典型放电现象之间的对应 ,研究了运行电压下绝缘子泄漏电流与盐密及污闪电压的关系     

绝缘子不均匀积污成因及其对交流闪络特性的影响

在单一风向的作用下,线路运行绝缘子会呈现背风侧污秽积聚较多的现象,降低其绝缘性能。通过建立三维电场-流场耦合模型,仿真模拟污秽颗粒运动过程,揭示了绝缘子背风侧回流和涡流是造成污秽积聚的主要原因。采用人工涂污法模拟绝缘子表面迎/背风侧不均匀积污,并开展交流闪络试验,研究平均盐密(SDD)、迎风侧与背风侧盐密比(J)和背风侧面积占比(R)对平均闪络电压(U_f)的影响。结果表明,U_f随SDD的增大而降低,随J和R的增大而升高,且J在SDD较低和R较小时对U_f影响更大,R在SDD较低和J较小时对U_f影响更大。通过观测绝缘子闪络过程发现,均匀染污时放电电弧随机发展,而在不均匀染污时电弧总出现在背风侧,且升压过程中泄漏电流幅值较大。     

自然雾条件下严重染污玻璃、复合绝缘子交流污闪特性

目前对染污绝缘子电气特性的研究主要采用人工雾室中低压锅炉产生的蒸汽雾,但人工雾室中蒸汽雾的浓度和雾室的温度与自然雾有着明显差别,且自然雾湿润条件下染污绝缘子的电气特性研究鲜有报道。在试验站自然雾条件下对饱和湿润的三片串LXY—70型玻璃绝缘子和FXBW—10/70型复合绝缘子进行污闪试验研究。结果表明,雪峰山自然试验站自然雾条件下绝缘子的污闪电压随染污盐密的增加呈负幂指数函数关系减小,且随试验温度的升高而降低,拟合公式与高海拔现场试验结果相吻合。     

气压和污秽不均匀度对染污绝缘子泄漏电流的影响

泄漏电流信号中包含了丰富的能够体现绝缘子运行状态的信息量。为此,以XP-70型瓷绝缘子为研究对象,在重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室的人工雾室里进行了大量的交流人工污秽试验,分别研究了3种盐密、4种气压和5种不均匀度对绝缘子泄漏电流幅值的影响。试验结果表明:绝缘子整体平均盐密与上下表面污秽分布不均匀度和气压三者对绝缘子泄漏电流幅值的影响是相互独立的,泄漏电流幅值随着盐密的增加和气压的降低而均呈上升趋势,并且随着绝缘子上下表面污秽分布不均匀度的减小而呈下降趋势。还主要分析了绝缘子上下表面污秽分布不均匀度和气压对绝缘子泄漏电流幅值的影响机理。最后,利用最小二乘原理对试验结果进行拟合,得到了考虑盐密(ρESDD)、不均匀度(K)和气压(p)后的泄漏电流幅值的表达式,利用表达式可以估计绝缘子表面的污秽程度和分布特点。研究结果对于建立基于泄漏电流表征线路绝缘子的运行状态系统具有一定的参考价值。