不同结构型式的配网复合绝缘横担电气性能研究

为了更好指导复合绝缘横担的应用,通过试验对比研究了方管复合绝缘横担及方棒复合绝缘横担的雷电冲击电压、湿工频闪络电压、污秽闪络电压及污秽覆雪闪络电压的变化情况.结果表明:10 kV方管复合绝缘横担的50％干雷电闪络电压为388.3 kV,高于方棒复合绝缘横担的370.0 kV,但方管复合绝缘横担的湿工频耐受电压、污秽工频耐受电压及污秽覆雪闪络电压均低于方棒复合绝缘横担,最后提出了不同运行环境下复合绝缘横担差异化的应用方案.     

低气压下复合绝缘子长串直流污闪特性

由于复合绝缘子具有的耐污性能好的优越性,我国正在建设的云广±800kV直流特高压线路也将采用复合绝缘子。为研究绝缘子面临的污秽和高海拔的综合影响,利用大型多功能人工气候室试验研究了低气压下复合绝缘子直流污秽闪络特性,结果表明:用升压法获得的复合绝缘子闪络电压比用升降法获得的50%耐受电压约高7%;复合绝缘子闪络电压与长度基本呈线性关系;气压对复合绝缘子直流污秽闪络电压的影响程度指数为0.6～0.8且受污秽度的影响;在盐密为0.05mg/cm2时,±800kV直流特高压线路所需复合绝缘子长度的基本配置应≥8.2m。     

110kV防冰闪型复合绝缘子的冰闪特性

绝缘子覆冰闪络一直是覆冰地区输电线路发生故障的主要原因之一。为此,研究了110kV复合绝缘子的覆冰电气特性。针对所研制的110kV的防冰闪型绝缘子进行污秽模拟及覆冰过程试验,根据最低闪络电压法及U型曲线法进行覆冰电气试验。结果表明:在相同条件下,防冰闪型复合绝缘子的覆冰工频闪络电压比普通型复合绝缘子复合绝缘子约高10%～20%;覆冰越严重,防冰闪复合绝缘子的工频闪络电压比普通型复合绝缘子提高的幅度越大;覆冰越严重,防冰闪复合绝缘子的工频闪络电压比普通型复合绝缘子下降的趋势越缓。因此,优化复合绝缘子的伞形结构可改善其冰闪特性。     

试验方法对复合绝缘子污秽闪络特性的影响

IEC及中国相关标准推荐了几种绝缘子污秽的试验方法,但不同试验方法对复合绝缘子污闪特性的影响并不明确。以复合绝缘子为例,分别采用恒压升降法、均匀升压法、最大耐受法试验研究了复合绝缘子的交流污秽闪络特性。结果表明:试验方法对污秽影响特征指数a值的影响不明显;在标准偏差取7.0%时,采用均匀升压法得到的50%闪络电压比采用恒压升降法得到的50%耐受电压高0.5个标准偏差,采用最大耐受法得到的最大耐受电压Umw等于采用恒压升降法得到的闪络概率为10%的污闪电压;不同的试验方法得到的试验结果存在内在联系,可以根据试验的具体情况,选择适当试验方法。     

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。     

支柱瓷绝缘子上下表面不均匀积污交流闪络特性*

支柱绝缘子在气象因素与伞型结构的影响下易累积形成上下表面不均匀污秽,上表面污秽通常较下表面更严重。对支柱瓷绝缘子进行了不同上下表面不均匀污染条件下的人工污秽交流闪络试验,进而讨论了上下表面不均匀污染对闪络电压的影响。研究结果表明,支柱瓷绝缘子的闪络过程与悬垂串绝缘子闪络过程较相似,且飘弧现象很明显;当SDD相同时,随着支柱瓷绝缘子上下表面不均匀度的提高,闪络电压也上升;在相同的不均匀度下,支柱瓷绝缘子的闪络电压随SDD的增加而减小,随着污秽度的增加,支柱瓷绝缘子的闪络电压下降趋缓;支柱瓷绝缘子在上下表面不均匀染污下的闪络电压计算公式可用负幂函数拟合。最后,提出了上下表面不均匀污秽下闪络电压修正方法,计算值与试验值的相对误差在±5%以内。研究结果为支柱瓷绝缘子外绝缘的绝缘配合提供了技术参考。     

试验方式对瓷和玻璃绝缘子交流污闪特性的影响

人工污秽试验是研究污闪特性的重要手段,IEC及我国标准推荐了多种人工污秽试验方法以进行绝缘子闪络特性的试验研究,并提出了几种不同的试验方式,目前常用的有均匀升压法、50%耐受电压法和最大耐受法,但对于不同试验方式下绝缘子污闪特性的差异仍需进行系统研究和比较。为了研究不同试验方式下绝缘子污闪特性的差异,以两种典型的瓷(XP-160)和玻璃(LXY4-160)绝缘子为例,在人工雾室中对3种不同试验方式下绝缘子污闪特性进行了分析和比较。试验结果表明:不同试验方式下绝缘子的闪络特性有一定的差异。不同污秽程度下,均匀升压法得到的污闪电压Uav比50%耐受电压法得到的污闪电压U50%升高了4.27%～12.62%,U50%比最大耐受电压法得到的污闪电压Uws升高了3.94%～13.20%。随着污秽程度的增大,Uav相对U50%提高的百分比和U50%相对于Uws提高的百分比均逐渐增大。     

直流线路绝缘子冰闪特性研究

叙述了在人工气候室内对不同形式绝缘子进行的覆冰直流闪络特性研究,根据试验结果分析了不同直流绝缘子的闪络特性,并研究分析了人工污秽与自然污秽对冰闪电压的影响.结果表明,不同材质和型式的绝缘子对覆冰直流闪络电压影响不大,随着冰厚增加以及污秽增加,覆冰直流闪络电压都会下将,提出了绝缘子串直流U50%闪络电压与覆冰厚度及污秽的关系表达式,指出自然污秽下绝缘子的冰闪电压高于相同污秽状况下的人工污秽绝缘子.     

220kV复合绝缘子机电性能试验研究

复合绝缘子的电气及机械性能是复合绝缘子能够长期可靠运行的保证。笔者抽取了11支在东北地区挂网运行不同时间的220 kV复合绝缘子,利用工频试验变压器、冲击电压发生器和机械拉力机分别进行了自然污秽闪络、人工污秽闪络、50%雷电冲击闪络、50%机械负荷耐受和机械破坏负荷等性能测试。结果表明:复合绝缘子的电气性能仍然处于较高水平,污闪电压和雷电冲击闪络电压与运行时间没有明显关系,与绝缘子结构高度成正比关系,早期楔式结构的复合绝缘子机械性能下降明显,且160 kN吨位复合绝缘子机械强度降至额定负荷以下,建议有关部门密切关注复合绝缘子机械性能的下降,采用定期抽检的方法避免事故的发生。     

玻纤增强复合材料及其复合绝缘横担覆冰特性研究

为了指导复合材料横担在重冰区的应用,本文开展了玻纤增强复合材料及复合材料绝缘横担的覆冰特性研究.结果表明:空白样品在垂直悬挂方式下的覆冰量和冰闪络电压均优于水平悬挂样品,且覆冰量均少于对应的亲水性的纯铝棒和Q345钢棒;涂覆PRTV涂料的复合材料样品覆冰量比空白样品少,对应的闪络电压大幅提升,且对应样品的冰面粘附力值最小,为纯铝棒冰面粘附力值的19％,而空白样品的冰面粘附力值为纯铝棒的78％.硅橡胶复合绝缘横担的覆冰特性正好和复合材料试样相反,水平悬挂方式下复合绝缘横担覆冰量相比垂直悬挂的同规格复合绝缘子减少了30％,闪络电压提高了51％.     

10kV线路防雷击及污闪的绝缘塔头和横担

为了提高绝缘水平,增大放电路径,有效防止雷击跳闸及污闪事故,解决10 kV配电线路易发生雷击闪络或雷击断线、污闪及其他原因闪络的问题,试验研究了配电线路防雷击、污闪的绝缘塔头和横担,并对针式绝缘子与绝缘横担的组合绝缘体进行了相关的电气和机械性能试验。试验结果表明,采用绝缘横担与绝缘子组合,可显著提高雷电闪络电压和污闪电压及配电网的安全运行水平和供电可靠性,简化配电线路带电作业程序。     

不同运行年限的复合绝缘子电气和机械性能

为研究运行年份不等的66kV复合绝缘子的电气和机械性能,抽取了已运行不同年份的19支复合绝缘子,利用工频试验变压器、冲击电压发生器和复合绝缘子拉力机对其进行自然污秽工频闪络试验、人工污秽工频闪络试验、50%雷电冲击闪络试验、50%机械负荷耐受试验、机械破坏负荷试验。结果表明:其电气性能仍然较好,污闪和雷击闪络电压随着绝缘子结构高度增大而增大,与运行时间无关;机械性能具有一定分散性,早期楔式结构的复合绝缘子的机械性能有所下降。建议有关部门加强对早期复合绝缘子的机械性能的检测。     

高海拔下交流500 kV复合横担污闪特性

复合横担杆塔的应用对节省输电走廊等资源具有重要意义。500 k V复合横担由2支呈"V"形布置的水平大直径绝缘子和2支斜拉绝缘子构成。为获得500 k V复合横担的污闪特性,在高海拔下,对全尺寸500 k V复合横担大直径水平部分进行了多个污秽度下的人工污秽试验,研究了污闪过程中的局部电弧电流及电弧发展过程,并校核了500 k V复合横担的污秽外绝缘配置裕度。研究结果表明:高海拔下复合横担污闪电压与污秽度呈负幂指数关系;随着污秽度的增加,最大局部电弧电流线性增加;复合横担大直径绝缘子的零星点状放电和局部电弧放电易出现在下部;复合横担双臂污闪电压低于单臂约3%,双臂下电弧发展具有交替形式。所研究500 k V复合横担具有较高的污秽外绝缘配置裕度。     

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料涂层的耐污性能

为了测试玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的耐污性能,为输电领域使用该材料提供依据,采用通用环氧树脂及玻璃纤维拉挤复合材料试样,分别在其表面涂装6种不同的疏水性涂料,重点对材料表面防污能力及耐污秽电气性能进行检测,对试样的接触角、滚动角、湿耐受电压及污秽耐受电压等进行了测试。结果证明涂装了疏水性涂料的复合材料试样的耐污性能得到了提升,其中涂装了PRTV的试样性能最好,接触角120°,涂有此涂料的样品在III级污秽情况下,工频污秽闪络、耐受电压比无涂料复合材料提高20%,并且每种涂料样品在经过几次沿面放电闪络以后,表面的疏水性都会减弱甚至消失。在疏水性恢复方面,PRTV及IC701两种涂料比DS-02涂料的要好。     

复合绝缘子污闪与冰闪特性及临界闪络电流研究

绝缘子的电气特性是进行输电线路外绝缘设计的关键参数之一,其临界闪络电流对绝缘子的状态评估和闪络预警有着重要的作用。以FXBW-110/100型复合绝缘子为试品,在人工气候室对该绝缘子进行了人工污秽试验和人工覆冰试验。试验结果表明：复合绝缘子污闪和冰闪电压随着绝缘子表面盐密的增加而降低,冰闪和污闪电压与盐密均满足负幂指数关系,覆冰条件下的污秽特征指数与污秽无覆冰状态下的特征指数相差不大,可将覆冰视为一种特殊形式的污秽;在相同污秽条件下覆冰复合绝缘子的闪络电压比未覆冰的闪络电压低,随着覆冰厚度的增加,绝缘子闪络电压进一步降低;复合绝缘子污闪和冰闪的临界闪络电流与盐密满足幂指数关系,污闪和冰闪的临界闪络电流均随着绝缘子表面的盐密的增加而增加,在相同污秽条件下覆冰绝缘子的临界闪络电流比未覆冰的临界闪络电流更大。     

试验方法对普通悬式瓷绝缘子交流冰闪特性的影响

绝缘子覆冰后其电气性能明显降低,为了找到一种合适的试验方法既简单又快捷得到绝缘子的冰闪特性,以XP-160型绝缘子为试品,在人工气候室试验研究了绝缘子覆冰后采用不同的电气性能试验方法对绝缘子冰闪特性的影响,比较和分析了不同试验方法的差异。试验结果表明,试验方法对覆冰绝缘子的冰闪电压试验结果有明显影响,采用不同试验方法得到的试验结果有差异。对于相同覆冰程度和覆冰状态的绝缘子,在相同试验条件下,采用平均闪络电压法得到的平均闪络电压Uav最高,采用最大耐受法得到的最大耐受电压Uws最低,以Uws为比较基准,Uav、"U"形曲线法得到的最低闪络电压Uf,min和恒压升降法得到的50%耐受电压U50%分别比Uws约高11.1%、7.7%和3.7%。     

丧失憎水性的直流复合绝缘子耐污特性

通过人工污秽试验研究了丧失憎水性的复合绝缘子在直流电压下的污秽闪络特性,给出了两种憎水性状态下的复合绝缘子污闪电压,在憎水性完全丧失状态下时不同表面污秽度下的复合绝缘子50%闪络电压,文中还分析了表面污秽不均匀分布对污闪电压的影响。试验结果表明即使复合绝缘子完全丧失憎水性,其污闪电压较相同长度的瓷或玻璃绝缘子串高20%～50%。     

直流复合绝缘子不均匀污秽闪络特性研究

为了给超高压及特高压直流线路复合绝缘子设计应用提供依据,采用人工污秽试验方法研究了直流复合绝缘子不均匀污秽闪络特性以及憎水性条件下污闪电压的提高幅度,提出了直流复合绝缘子不均匀污秽闪络电压的修正系数公式,获得了修正系数。研究结果表明,污秽在上下表面不均匀分布对复合绝缘子污闪电压的影响比瓷或玻璃绝缘子的影响小,直流复合绝缘子上下表面污秽不均匀校正系数为1.065,复合绝缘子在憎水性下直流污闪梯度比亲水性下高出近153%。     

走廊紧张地区110 kV输电复合材料火箭塔电气性能研究

为了缓解土地紧张地区土地供应紧张与输电线路征地间的矛盾，本文开发了一种全新结构型式的复合材料绝缘杆塔，其外形像一枚火箭，导线从绝缘的复合材料火箭塔内部穿过，最大程度地压缩线路走廊，并对110 kV复合材料火箭塔的电气性能进行系统研究。结果表明：110 kV复合材料火箭塔的干雷电冲击电压为979 kV，湿操作冲击电压为576 kV,1 min湿工频耐受闪络电压平均值为282 kV，在盐密度为0.20 mg/cm2、灰密度为1.00 mg/cm2的污秽度下，工频污秽闪络电压为106.2 kV；相比传统110 kV悬式复合绝缘子铁塔，110 kV复合材料火箭塔的雷电冲击电压值提升了78%，湿操作冲击电压值提升了34%,1 min湿工频耐受闪络电压值提升了22.6%，污秽闪络电压值相当，且大幅压缩了线路走廊，其最小线路走廊宽度为1.8 m，远低于110 kV铁塔5.5～7.5 m的走廊宽度。     

棒形悬式瓷绝缘子的覆冰交流闪络特性研究

绝缘子覆冰闪络事故严重危害着输电线路的运行安全。为了研究影响棒形悬式瓷绝缘子覆冰交流闪络特性的因素,文中在人工气候室内对棒形悬式瓷绝缘子进行了带电和不带电的人工覆冰试验以及交流闪络试验,研究了表面覆冰程度、盐密污秽度和覆冰水电导率对绝缘子闪络特性的影响,试验中使用高速摄影机对放电电弧的发展过程进行检测,并用示波器记录泄露电流和闪络电压。结果表明:带电覆冰和不带电覆冰导致绝缘子表面覆冰程度不同,对其冰闪特性具有显著的影响:局部放电的初始位置和电弧的发展过程具有不同的特点而且在电弧发展到完全贯穿绝缘子表面前,在相同的试验电压下带电覆冰绝缘子的泄露电流比不带电覆冰绝缘子的泄漏电流大;棒形悬式瓷绝缘子覆冰闪络电压随盐密污秽度和覆冰水电导率的增大而降低,且相同盐密污秽度下带电覆冰绝缘子的闪络电压高于不带电覆冰绝缘子的闪络电压。研究结果可为为输电线路绝缘子选型以及防冰减灾等,提供试验依据和技术参考。