摘要：若绝缘子覆冰会对其绝缘性能造成极大影响，导致电力系统运行存在安全隐患，频繁出现电网覆冰安全事故，提升了覆冰地区电力系统运行损失，阻碍了我国西电东输工程的进展。绝缘子及其电气试验方法是覆冰地区绝缘设计的重点，然而当前对于该领域的研究还比较少，还需要深入研究和分析绝缘子覆冰与电力特征试验。此次研究主要是探讨分析绝缘子覆冰及其电气试验方法，希望能够对相关人员起到参考性价值。
关键词：绝缘子覆冰；电气试验
随着社会经济的快速发展，导致能源资源不合理分配情况日益严重，必须进行产业结构的优化调整，特别是对电力行业实行优化调整，这主要是由于电力行业与人的生产生活具有较大关联性。电力产业规模持续扩大，在优化调整产业结构时会相应增加电力系统运行环境的复杂性，影响了电力系统的安全稳定运行，在较大成程度上降低了绝缘性能，导致电力系统运行存在较大安全隐患，对电力产业的发展造成严重阻碍。尽管当前对绝缘子覆冰闪络的研究比较多，然而作为覆冰地区外绝缘设计以及覆冰绝缘子电气特征试验方法还缺乏成熟的体系，会对覆冰地区的电力安全稳定运行造成极大影响，实现较高的经济价值。所以需要注重研究覆冰绝缘子设计与研究，处理好覆冰绝缘子电气特性试验方法。
1、绝缘子覆冰方法与特征参数分析
1.1绝缘子覆冰方法
绝缘子覆冰方法主要包括自然覆冰和人为覆冰，其中自然覆冰主要是在覆冰地区内进行覆冰试验，人为覆冰主要是在人工气候室所模拟的自然条件下进行覆冰试验。其中自然覆冰的环境气候与地域限制性比较强，无法有效控制试验过程，还会花费较长事件，并且试验所获取的结果数据的分散性比较大。人工覆冰容易控制试验过程，重复性比较好。所以应用人工覆冰开展电气试验，不仅能够降低试验难度，还会确保试验效果理想化。一般来说，绝缘子覆冰中的人工覆冰主要包括不带电覆冰和带电覆冰。覆冰地区的输电线路大多为带电覆冰，绝缘子覆冰的质量，空气间隙冰凌生长的都会受到输电线路的影响。因此满足实际运行条件的是人为覆冰中的带电覆冰，但是该种覆冰的应用难度和危险性都比较大，会影响试验安全及实效性。因此可以利用较低电压覆冰满足相关要求之后，在闪络试验中再提升电压。尽管此种方法无法反映出运行线路的绝缘子覆冰实况，但是可以全面照顾到覆冰期间泄露电流和电场影响情况，在较大程度上降低了试验危险性。
现阶段，对于人工气候室模拟覆冰方法缺乏统一标准，然而按照先前试验研究可以看出，人工气候室温度，风速和喷雾量等均可以在人工覆冰时维持稳定性，对于风速小于100μm过冷却水滴覆冰来说，应当控制在每秒3m左右，不稳定度应当控制在10%以下，在确保过冷却水滴覆冰表面温度小于0℃，且出现碰撞问题时，则需要加大过冷却水滴覆冰期间的风速。其次，喷头喷水量应当控制在60L左右，覆冰表面与风的法向方向可选取在45°左右。
1.2绝缘子覆冰特征参数分析
绝缘子表面电导，泄露路径和电气强度都会受到覆冰影响，覆冰绝缘子特征参数无统一化标准，因此通用标准为绝缘子覆冰重量，监测圆柱体覆冰厚度，还包括覆冰与融冰的水电导率，桥接绝缘子串间的气隙状态，泄露电流和片间冰凌根数等。
2、绝缘子覆冰漏电设计
2.1硬件设计的相关要求分析
在设计覆冰绝缘子电流系统时需要记过多通道采样，信号分析与处理过程具有较高的可靠性和稳定性，也会提升采样效率，增加测量进度，系统便于后期维护和检修。
2.2硬件结构设计
在设计测量系统时需要考虑以下原理，绝缘子接地线中串入高精度电流互感器名，实现电力信号采样，通过光纤技术能够数字化进行采样和信号传输，在经过电容分压器后能够确保实验信号获得准确测量。其次，通过虚拟仪器和数字化信号处理技术能够分析，处理和存储电流信号。
2.3选择电流互感器
该环节属于硬件设计中的重要环节，会对系统设计效果造成极大影响。此次研究主要采用电磁式电流互感器，该互感器的结构简单，灵敏度和精度均比较高。
3、电气特性试验方法分析
3.1试验电源要求
覆冰绝缘子与污秽绝缘子在闪络形成条件与时间上存在较大差别，然而覆冰本身属于特殊的污秽运行状态，从本质上看，污秽绝缘子与覆冰绝缘子具有一致的闪络机理。因此覆冰试验的电源要求确定为污秽绝缘子所需试验电源的标准。
3.2试验准备
试验前期准备主要包括覆冰期试验准备和融冰期试验准备，覆冰期试验准备主要是对绝缘子在覆冰期间的闪络特性进行模拟，要求所有原覆冰条件一致，融冰期试验主要是对融冰期间的覆冰绝缘子电气特性进行模拟。在开展试验之前，为了保证冰层表面的水分被完全冻结，绝缘子与冰层温度相一致，应当在冻覆冰绝缘子18分钟之前对冻结温度进行控制，可以将温度控制在3℃/h，避免由于温度太高而导致冰层脱落情况发生。在此期间，可以通过耐受特性和闪络特性表示绝缘子覆冰期间和融冰期的电气特征，然而闪络试验和耐受试验均缺乏统一化标准。
3.3试验方法的对比分析
第一，50%耐受电压在不改变覆冰条件前提下运行，并且进行十次有效试验，如果将有效试验总次数控制在10次时，施加电压设置为
，在该电压下的实验次数为
，则
。
第二，最大耐受电压控制在
，此试验方法主要指的是在电压
下，覆冰绝缘子在四次试验中可以耐受3次，在高于 50%电压下会出现2次闪络，此时最大耐受电压
。
第三，U型曲线法。此种试验方法主要是在绝缘子覆冰且环境温度升高下，升高电压打开闪络值，此时可以得到闪络电压的最低值
和闪络次数的U型曲线。
第四，平均闪络电压法。此试验方法是在绝缘子融冰期和覆冰期条件下，在对电压进行多次施加到截断电压和闪络情况时，再次升高电压闪络试验后，计算多次试验的平均闪络电压，即
。
以上不同试验方法中平均闪络电压法的试验时间比较短，且便于操作执行，然而试验次数的局限性比较大，容易导致试验结果存在较大误差。耐受电压试验会减少闪络次数，并且能够提升试验结果的准确性，在较大程度上降低了绝缘子的烧灼率，然而此种试验方法会消耗大量时间，无法如实反映出覆冰期和融冰期闪络电压变化规律。U型曲线法主要是利用数字方联合融冰期的闪络规律，全面处理试验数据，还能够真实反映出融冰期闪络电压变化规律。然而此种试验方法只能够应用在覆冰绝缘子融冰期实验当中，局限性比较大。
4、结束语
综上所述，为了确保覆冰区域电力系统安全稳定运行，优化调整电力产业结构，全面促进电力行业的长久稳定发展，需要注重研究和分析绝缘子覆冰与电力特性试验，这样可以为覆冰区域绝缘子设计提供重要依据，有效处理覆冰区域电力运行安全隐患问题，可以为西电东输政策的实施提供良好的运行环境，优化配置电力资源。
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论文作者:徐磊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/27
标签：绝缘子论文; 电压论文; 冰期论文; 试验方法论文; 电气论文; 特性论文; 电力论文; 《基层建设》2019年第1期论文;