换流站支柱绝缘子在高海拔地区的污秽外绝缘特性

支柱绝缘子作为换流站必不可少的绝缘配件,研究其外绝缘性能有重要意义。为此,总结了国内外关于换流站支柱绝缘子的污秽外绝缘特性研究工作,并结合我国特高压直流输电工程面临的特有技术问题,在实际高海拔地区对特高压直流全尺寸支柱绝缘子试品进行了人工污秽试验研究。试验分别得到了瓷和复合2种材质的换流站支柱绝缘子在不同污秽度条件下的50%污耐受电压曲线,并与相同污秽度条件下的污雨闪电压进行了对比,最后将该试验结果与不同单位的研究成果进行了比较。研究表明:直径及伞形结构对支柱瓷绝缘子的污闪特性有明显影响;支柱绝缘子的污闪电压与串长近似呈线性关系;支柱绝缘子的污雨闪电压高于其相同污秽条件下的污闪电压,因此支柱绝缘子的外绝缘设计应以污闪电压为主。     

高压直流支柱绝缘子和套管伞形结构研究

从积污、人工污秽试验、人工雨闪试验3个方面对高压直流换流站直流支柱绝缘子和套管伞形结构进行研究。分析了换流站、自然积污站和风洞试验中支柱绝缘子和直流设备套管的积污数据，对±500kV直流系统用不同伞形支柱绝缘子进行了全尺寸的人工污秽试验，进行了瓷套管人工淋雨试验，比较了伞形参数对支柱绝缘子和瓷套管污秽性能和淋雨闪络性能的影响。根据研究结果，和大小伞支柱相比，深棱伞绝缘子具有更好的污闪特性，受海拔高度的影响也相对较小。伞间距对雨闪电压的影响很大，增大伞间距可提高瓷套管的雨闪电压。研究结果可为工程设计中支柱绝缘子和瓷套管的伞形结构选择提供依据。     

天广直流输电工程换流站直流场外绝缘评估

为解决天广直流输电工程换流站直流场外绝缘的放电问题,根据两端换流站直流场设备的外绝缘配置情况及2002～2005年度污秽度测量结果,通过人工污秽试验方法评估了两站直流场设备的外绝缘运行状况。结果表明,广州换流站直流场外绝缘已明显不足,当有效盐密系数取0.76时,直流场隔离开关支柱绝缘子的闪络概率>50%,直流场母线支柱绝缘子表面的高压端偶尔可见很短的局部电弧,直流套管爬距和高度接近有效盐密系数为0.48时的所需值,而小于有效盐密系数为0.76时的所需值;天生桥换流站直流场外绝缘配置尚有一定裕度。2005年广州站直流场喷涂RTV至今外绝缘运行状况良好,建议对天生桥站出现雨闪的套管加装增爬裙。     

特高压换流站复合支柱绝缘子伞伸出对其高海拔直流污闪性能的影响

为了研究高海拔地区伞伸出对复合支柱绝缘子直流污闪电压的影响规律,选取一大一小和一大两小两种伞形结构的10种伞伸出参数复合支柱绝缘子,在海拔2 100 m的条件下,采用恒压升降法进行人工污秽试验,研究伞伸出参数对复合支柱绝缘子污闪电压的影响,同时测量了试品单元伞裙表面电阻在雾室随时间的变化,用紫外放电仪和高速摄像机观测试品的临闪前局部放电和沿面电弧发展。研究结果表明:试品污闪电压值随着平均伞伸出增大存在最大值,提出了平均伞伸出与污闪电压值的二次函数关系;由于绝缘子表面电阻随着伞伸出的增大而减小,临闪前局部放电现象趋于明显,表面电弧桥接概率加大,电弧"飘弧"现象严重,大大降低了爬距利用率,导致污闪电压值下降。     

高海拔地区复合绝缘子的直流耐污性能

为了对实际高海拔下复合绝缘子耐污性能(污闪和污雨闪)及其影响因素进行系统研究,在高海拔(1970m)地区,对影响复合绝缘子直流污闪特性的因素,如盐密、灰密、盐成分和污秽上下表面分布等进行了系统研究,同时对直流污雨闪性能受盐密和淋雨量的影响进行了对比试验。试验发现,直流污闪电压与盐、灰密均呈负幂函数关系,盐、灰密越大,直流污闪电压越低;复合绝缘子直流污闪电压随着盐混合物中CaSO4所占比例的增大而升高;污秽上下表面分布越不均匀,污闪电压越高。同时,盐密对直流污雨闪电压的影响亦符合负幂函数关系;污雨闪电压随淋雨量的增大而降低。该结果可直接作为高海拔地区直流输电工程外绝缘设计的试验参考。     

迎/背风侧不均匀污秽下绝缘子直流污闪建模

绝缘子表面不均匀积污会影响其电气特性。运行环境下绝缘子串迎风面和背风面污层分布不均匀,且根据人工污秽试验结果,这会导致绝缘子闪络耐受梯度降低。在此基础上,文中提出了考虑绝缘子迎/背风面不均匀污层的计算剩余污层电阻方法,并建立了相应的直流污闪动态电弧模型,同时开展了人工污秽模拟验证试验;继而,基于动态闪络模型,对不同不均匀染污程度下的绝缘子表面泄漏电流、剩余污层电阻进行了计算及分析,揭示了迎/背风侧不均匀污秽对绝缘子直流污闪的影响。研究结果表明,迎/背风侧不均匀污层造成污闪过程中的绝缘子剩余污层电阻减小,减小幅度可达50%;背风侧面积比例T对绝缘子直流污闪过程的影响小于迎/背风面染污不均匀度J。研究结果可以为复杂环境下的架空线路外绝缘配置及选型提供参考。     

直流换流站隔离开关支柱绝缘子人工污秽试验

为解决天广直流换流站高压直流设备多次出现污闪情况的问题,对直流换流站隔离开关支柱绝缘子在盐密为0.06mg/cm2、灰密为0.36mg/cm2的条件下进行了直流人工污秽试验,得到了隔离开关支柱绝缘子在该污秽条件下的50%污闪电压,并观察了支柱绝缘子在不同电压下的污秽放电现象。结果表明,为保证隔离开关支柱绝缘子不发生污秽闪络,应采取相应的措施,如在污秽较严重(测量盐密>0.033mg/cm2)时进行清扫、水冲洗或涂刷RTV涂料等。     

高海拔直流场设备污秽性能试验研究

直流设备的污闪问题已很突出，而高海拔地区因空气密度低而导致绝缘子污闪电压进一步下降，因此对高海拔低气压条件下直流设备的污秽外绝缘性能进行试验研究很有必要。章给出了污秽绝缘子污闪电压和大气压的关系及直流电压下的特性指数n，介绍了原有低海拔人工污秽试验和新近在不同气压下完成的直流支柱绝缘子人工污秽试验结果．提出了对高海拔换流站直流场户外设备外绝缘进行海拔修正的意见。     

特高压直流换流站支柱绝缘子设计

特高压直流换流站的外绝缘设计是特高压直流输电工程的关键技术之一,直接影响工程的安全可靠运行,文章主要讨论特高压换流站支柱绝缘子的选型和设计。首先统计了 我国±500 kV换流站外绝缘的运行情况,总结了±500 kV换流站加强外绝缘和防污闪的主要措施,并分析了室温硫化硅橡胶(room temperature vulcanized silicone rubber,RTV)和长效室温硫化硅橡胶涂料的性能特点。然后根据积污站测试结果对特高压换流站站址的污秽水平进行了预测,根据预测的污秽水平和实验室污耐压试验结果推导出其所需的爬电比距。最后,分析了不同型式支柱绝缘子的经济技术特点,以及国内外厂家的制造能力,推荐瓷涂RTV方案作为特高压直流换流站外绝缘的首选方案,并对瓷涂RTV绝缘子使用过程中的相关问题进行了探讨。     

高海拔地区复合支柱绝缘子的污雨闪特性

为向国内高海拔地区特高压直流换流站外绝缘的设计提供参考,在1970m实际高海拔条件下,以不同伞裙结构的5种复合支柱绝缘子和2种瓷支柱绝缘子为试品(染污采用固体污层法),采用恒压升降法,系统研究了伞裙结构和淋雨情况(淋雨量和雨水电导率)对复合支柱绝缘子污雨闪电压的影响。试验结果表明:伞间距对伞裙间污水柱的桥接现象影响较大,使得污雨闪电压差别较大;伞伸出增大会加大爬电距离,污雨闪电压升高;淋雨量、雨水电导率大小对支柱绝缘子的污雨闪电压影响也较大,且均符合幂函数关系。     

高压复合支柱绝缘子外绝缘特性及防冰伞应用

复合支柱绝缘子伞裙为硅橡胶材料,由于其优异的绝缘性能,越来越多的应用于变电站及换流站内,而现有的复合支柱绝缘子的设计依托原有瓷支柱的试验结果,不具备经济性,需要开展复合支柱绝缘子的外绝缘特性研究,优化特高压站用复合支柱绝缘子伞形结构设计,提升外绝缘特性,降低工程造价。为此开展了4种伞形结构的复合支柱绝缘子人工污秽、覆冰、淋雨试验,并与瓷支柱的试验结果进行了对比。结果表明,复合支柱绝缘子在亲水性下的沿爬电距离的污闪电压梯度与瓷支柱的试验结果无明显差异,而在弱憎水性和憎水性完全恢复下的复合支柱绝缘子较瓷支柱分别提高24.3%～29.8%和58.9%～65.6%;在满足爬电距离要求的基础上,大小伞和一大两小伞均可作为推荐伞形。由于复合支柱绝缘子覆冰闪络电压较污秽、淋雨闪络电压低,设计了一种添加防冰伞裙的特高压复合支柱绝缘子,并开展了特高压支柱绝缘子原件及防冰伞试品人工污秽、覆冰试验,获得了特高压复合支柱绝缘子人工污秽闪络特性、覆冰闪络特性,优化后的特高压复合支柱绝缘子沿爬电距离的冰闪电压梯度可提高27.1%。     

葛洲坝换流站直流滤波器场高压电容器污闪原因分析及措施

介绍了葛洲坝换流站运行期间,从导致多次出现500kV直流滤波器组高压电容器外绝缘污闪放电情况。对滤波电容器组污闪放电现象进行了介绍,归纳出导致高压电容器污闪放电的三个因素(恶劣天气、外绝缘污秽、外绝缘设计)出发,指出现场污秽程度的不断加重和直流设备设计时外绝缘爬距偏小是恶劣天气时葛洲坝站高压电容器污闪放电不断出现的原因。从设备运行和设计两个方面分别提出了避免葛洲坝站高压电容器污闪放电的应对措施。现场已通过高压电容器外绝缘表面喷涂PRTV材料,有效提高了恶劣天气下外绝缘的抗污闪能力,弥补了外绝缘设计裕度偏小的问题,消除了恶劣天气下葛洲坝站高压直流电容器污闪放电现象,提高了葛-南直流系统的运行可靠性。实践证明,对于外绝缘裕度偏小的设备,采用喷涂PRTV的方法可以提高设备的绝缘能力,防止恶劣天气下污闪事故的发生。     

迎背风不均匀污秽下支柱绝缘子直流污闪特性

运行情况表明,在单向风或一定地形条件下,支柱绝缘子表面污秽呈现迎背风不均匀分布进而影响其闪络特性,但国内外对此研究甚少。以典型支柱绝缘子为例,对其开展了迎背风不均匀染污下的直流污闪试验,分析了迎背风不均匀污秽对闪络电压和闪络过程的影响,仿真分析其表面泄漏电流密度,最后对闪络电压进行了校正。研究结果表明:与均匀污秽相比,支柱绝缘子迎背风不均匀污秽下的直流闪络电压Uave会降低;降低程度与迎/背风面盐密比m和背风面面积占比k都有关系,且m对Uave的影响程度大于k;迎/背风不均匀污秽和盐密(salt deposit density,SDD)对支柱绝缘子直流污闪电压的影响是相互独立的;局部放电和电弧大多产生在背风面,并且背风面的小伞下表面更容易产生局部电弧;迎背风不均匀污秽下支柱绝缘子闪络电压校正满足U=aSDD-b[1+c×l og m]关系,c值在0.12～0.22之间且与k值有关。     

换流站复合外绝缘应用及雨闪事故分析

为了全面掌握换流站复合外绝缘大规模应用和雨闪的相关性,首先从电压等级、设备类型和使用环境等方面详细统计了南方电网直流换流站复合绝缘的应用情况和外绝缘雨闪事故;其次,从交直流绝缘子伞形参数的角度分析了伞间距与外绝缘伞裙雨闪的关系;最后,分析了围脖伞和包覆伞等复合防雨辅助伞裙的技术特点和存在的主要问题。统计结果表明,南方地区换流站设备复合化趋势明显,发生雨闪事故复合绝缘子的伞间距均≤48mm,伞间距不足是换流站发生外绝缘雨闪的主要原因。新建直流工程建议采用伞间距≥70 mm的复合绝缘子,在运工程建议完善辅助伞裙的粘接质量控制和验收方法。     

甘肃东南部电网污闪的原因分析及应对策略

介绍了绝缘子、污闪、污秽源等基本概念,指出高压设备绝缘子污闪本质上是一种热击穿过程,指明了污闪的机理过程的4个阶段:绝缘子表面积污、绝缘子表面污层受潮、局部放电使表面干带形成以及电弧形成导致沿面闪络.对甘肃东南部地区的电网污闪现象进行了详细剖析,提出了预防污闪事故的应对措施.     

高海拔直流外绝缘试验研究

高海拔直流外绝缘问题一直是制约高海拔地区超特高压直流输电工程设计的技术难题。为此,依托昆明特高压实验室在实际高海拔条件下,对特高压直流输电工程外绝缘特性进行了系统研究。研究了±800 k V全尺寸悬式和支柱绝缘子直流污闪特性,以及典型电极和±800 k V直流线路塔头空气间隙放电特性。结果表明,在高海拔条件下,随着线路悬式复合绝缘子和换流站支柱绝缘子串长的增加,其50%污秽耐受电压均成线性增加关系;随着典型长空气间隙和±800 k V直流线路塔头间隙距离的增大,其50%雷电冲击和直流放电电压均成线性增加。该研究成果已应用于高海拔特高压直流输电工程外绝缘的设计和复合绝缘子产品的开发,并取得了良好的社会和经济效益。     

超高压与特高压输电线路外绝缘污闪研究现状

绝缘子污秽闪络是我国发展超、特高压输变电工程所面临的瓶颈问题之一。经验法、污区法和人工污秽试验法是目前绝缘子选型设计的主要方法,但随着电压等级的提高,直流与交流电压的积污比不同等因素,这些方法都不能完全满足绝缘子外绝缘设计需要。人工污秽试验虽可在短时间内获得大量数据,但污闪电压偏低;自然积污试验站电压远远低于工程实际运行电压,无法获得真实积污数据。分析认为开发在线监测技术,实现真实工程状态下污闪与绝缘子材料、型式、环境和污秽累积过程的动态联系,建立实验室模拟实验与真实污闪之间的关系,为防污闪设计选型提供可靠依据,满足电网运行的可靠性与经济性,是当前发展特高压防污闪的主要研究方向。     

可溶物成分对XWP_2-70绝缘子串污闪特性的影响

绝缘子污闪造成的事故严重威胁着电力系统的安全运行。在实际运行的线路中,由于周围环境不同,绝缘子表面积污的污秽成分也有所差异,因此研究不同污秽成分下绝缘子的污闪特性具有重大意义。笔者以XWP2-70标准瓷绝缘子为研究对象,通过人工污秽试验研究了视在盐密、可溶物成分对绝缘子污层电导率值和闪络电压值的影响,得到了其污闪特性。研究结果可为输电线路外绝缘设计和选择提供参考。     

±800kV云广直流输电工程直流分压器支柱绝缘子雨闪事故分析

针对高压直流设备发生雨闪事故严重影响直流系统安全稳定运行的问题,以穗东换流站一起直流分压器支柱绝缘子雨闪事故为例,对其相关保护逻辑、动作出口及直流分压器支柱绝缘子伞裙参数进行了分析,并对如何在暴雨天气下降低高压直流设备支柱绝缘子发生雨闪概率的问题提出了相关建议。     

直流支柱绝缘子电场影响因素分析

直流支柱绝缘子是换流站支撑、固定高压设备,保证电气外绝缘的重要设备。为对直流支柱绝缘子特性影响因素进行分析,针对±500 kV德阳换流站支柱绝缘子放电故障,使用有限元分析软件并结合现场实际,用2D直流场计算雨水、污秽和消防水管对直流支柱绝缘子电场分布的影响情况。结果显示:(1)污秽的存在使得场强增大1.20倍;(2)雨滴的存在使得场强增大1.71倍;(3)消防管道、污秽和雨滴共同存在使得场强增大2.42倍,并且消防管道的对应位置场强增大5倍。电场的增大容易引起放电故障的发生,这对今后直流换流站相关设备的外绝缘优化设计、结构优化、运行维护和故障分析具有重要理论参考意义。