舒立春[1]2002年在《复杂环境中绝缘子交流闪络特性及校正方法研究》文中研究表明复杂大气环境中，不仅酸性湿沉降水对输电线路外绝缘的安全运行将产生严重影响，而且覆冰、低气压 (高海拔) 和污秽等多因素共存时也将对电力系统构成极大的威胁。因此，对上述环境中绝缘子闪络特性的研究，具有非常重要的现实意义和学术价值。为此，本文在国内外现有工作的基础上，通过大量的试验工作，首次系统地研究了复杂环境中绝缘子的交流闪络特性和闪络电压的校正方法，为输电线路的设计和安全运行提供了试验数据和理论依据。同时，还对制造厂针对上述环境使用而研制的大爬距柱头悬式绝缘子在工频及陡波电压作用下的沿面电场分布特性进行了仿真计算研究。本文的主要工作和结论如下： (1) 根据酸性沉降水 pH 值与溶液电导率之间关系的研究结果，分析了按传统方法选择爬距的线路或变电站在酸性降水时可能发生污闪的原因。发现绝缘子的交流闪络电压随酸雨或酸雾 pH 值的减小而降低：在3.0＜pH＜4.0的范围内，酸性溶液电导率的变化开始加剧且出现拐点；当酸雾 pH=3.0 时绝缘子的污闪电压与高一级盐密 pH=7.0 (即清洁雾) 时的闪络电压相当；增大爬距或使用玻璃绝缘子可以提高酸雾环境中绝缘子的交流闪络电压。 (2) 对几种典型结构悬式绝缘子串在覆冰、低气压和污秽共存环境中的交流闪络特性进行了研究，得出了最低闪络电压与上述因素之间的规律。研究结果表明：绝缘子串的交流闪络电压在融冰期存在一个最低值，且随覆冰量、海拔高度或污秽度的增加而明显降低并逐渐趋缓；污秽度增大或气压降低，都会使得电弧弧径增大、燃烧更加稳定、难以熄灭，更易于发展且出现飘弧，从而导致覆冰绝缘子伞间短路和闪络电压下降；覆冰的密度和形状等因素对绝缘子最低闪络电压有明显的影响。 (3)通过对覆冰、低气压和污秽综合作用下绝缘子放电物理过程的研究认为，放电过程可定性分为基本电流、电晕流注电流、白弧电流和闪络电流四个发展阶段；低气压下覆冰染污绝缘子交流闪络电压下降的主要原因是覆冰使绝缘子串的两端、特别是高压引线端绝缘子承担的电压增高而对沿串电压分布的畸变作用，导致局部电弧总是从高压端起始，发展到一定长度后接地端起弧，然后贯通表面至闪络；间歇性白弧能否发展成稳定的白弧是闪络发生的主要条件。 (4) 在对复杂环境中绝缘子闪络电压进行大量试验研究的基础上，提出了绝缘子闪络电压校正的计算公式和绝缘子串片数选择的方法。 重庆大学博士学位论文 （5）通过自然污秽绝缘子在覆冰、低气压共存环境的现场和取回在实验室的大量试验，发现其交流最低闪络电压与特征量之间的关系和人工模拟试验结果的规律一致；最低闪络电压比人工模拟试验结果高，且分散性大。因此，本文认为复杂环境中的外绝缘选择仍应以人工模拟试验结果为依据，而把裕度留给运行部门。同时，在对复杂环境中的外绝缘进行选择时，“污湿特征”要考虑酸雨酸雾对闪络电压的降低作用。 （6）本文对制造厂针对复杂环境中使用而研制的单伞大爬距柱头悬式绝缘于造型的电场特性，采用复数模拟电荷法及变密度线电荷的优化方法对工频和陡波电压作用下沿面电场分布进行了数值仿真研究；通过对绝缘于沿面电场分布特性仿真结果的分析，提出了一些造型改进设计的初步意见。
田玉春[2]2003年在《海拔3500m以上覆冰绝缘子交流放电特性及过程研究》文中提出覆冰、低气压(高海拔)和污秽等多因素共存的复杂环境对电力系统的安全运行造成极大的威胁，对复杂环境中绝缘子闪络特性的研究具有非常重要的工程应用价值和学术意义。本文在国内外现有研究成果的基础上，通过大量的人工气候室模拟试验研究和理论分析，对海拔3500 m以上地区覆冰和污秽绝缘子的交流闪络特性及闪络电压的校正方法进行了系统研究，并对覆冰合成绝缘子的闪络过程和机理进行了初步探讨。本文研究的主要工作和结论如下：根据不同绝缘子在人工气候室内模拟海拔3500 m以上低气压下覆冰和污秽共存环境中的交流闪络特性的试验研究结果，得出了最低闪络电压与覆冰量、海拔(低气压)和污秽度等因素之间的规律。研究结果表明：在不同海拔高度和等值盐密ESDD下，绝缘子的最低交流冰闪电压均随覆冰量的增加而呈指数规律降低；当覆冰量增加到一定程度后，最低交流冰闪电压随覆冰量增加而降低的趋势趋于饱和；不同绝缘子串的平均饱和覆冰量及闪络电压的覆冰量影响特征指数m均与绝缘子的盘径和伞距等因素有关；在海拔4000～5500 m之间，不同等值盐密ESDD和覆冰状态下，绝缘子的交流冰闪电压随海拔高度的增加(气压的降低)与P/P0呈乘幂关系降低，气压影响特征指数n与绝缘子类型、覆冰类型、覆冰表面状况等因素有关；当覆冰量和气压一定时，绝缘子的最低冰闪电压均随着等值盐密(ESDD)或覆冰水电导率γ的增加而呈乘幂关系降低，并逐渐趋于饱和。基于对试验结果的理论分析，本文提出了海拔3500 m以上覆冰、低气压、污秽等因素单独作用和综合作用下绝缘子最低交流冰闪电压的校正公式，并得到覆冰形态、覆冰水电导率及温度等因素均对绝缘子最低交流冰闪电压产生影响，且合成绝缘子的最低交流冰闪电压与其最小放电距离基本呈线性关系。通过对合成绝缘子覆冰前后电压分布的测量和闪络过程中电弧的发展及泄漏电流的变化等情况的分析，初步提出了覆冰合成绝缘子的闪络机理。通过对闪络过程中电压波形的分析，得到覆冰合成绝缘子闪络没有明显的极性效应。
董冰冰[3]2014年在《雾对短空气间隙与绝缘子交流放电特性影响研究》文中认为运行经验表明，雾中外绝缘放电对我国电网的安全和稳定运行构成了巨大威胁。国内外采用蒸汽雾研究了输电线路绝缘子的电气特性，但尚未系统开展自然雾及其电导率对输电线路外绝缘影响的研究。因此，系统研究输电线路绝缘子与空气间隙交流雾闪特性及其影响规律有助于更深入地认识雾闪的本质规律，对湿雾天气中输电线路外绝缘防雾闪和保障电网的安全运行具有重要的参考意义。在国家重大基础研究发展计划973项目的资金支持与国内外研究成果的基础上，论文在重庆大学高电压实验室和雪峰山试验站对输电线路绝缘子与棒－板短空气间隙交流雾闪特性进行了系统的研究分析，得到的主要成果有：根据雪峰山试验站自然环境的测量结果，统计近4年试验站的月平均雾天气分布与雾物理特征，使用最小二乘法拟合液态水含量、雾滴浓度综合影响的能见度计算公式；采用雾发生装置产生模拟雾方法开展了瓷、玻璃绝缘子交流雾闪试验，其结果较蒸汽雾闪络电压高6.8%～7.2%；比较分析了染污方式对复合绝缘子交流雾闪特性的影响，即定量涂层法与喷涂法试验结果的百分偏差为7.1%～9.3%，可忽略染污方法对污秽特征指数的影响。基于人工模拟与自然环境试验，分析了雾物理特征（雾的水含量、雾水电导率与雾水温度）以及环境参数对棒－板短空气间隙交流击穿电压的影响规律。结果表明，雾的水含量在1～3g/m3时，击穿电压增大了5.1%；而雾的水含量在3～4g/m3时无明显变化；雾水电导率从100μS/cm增加至5150μS/cm时，击穿电压减小了2.7%～9.1%。根据试验结果及其分析，提出了浓雾地区雾水电导率对绝缘子交流闪络电压的附加影响规律，即绝缘子表面污秽度达Ⅲ级及以上严重污秽等级时（盐密≥0.15mg/cm2），雾水电导率不影响其闪络电压；而对于Ⅰ级及以下污秽等级（盐密≤0.06mg/cm2），雾水电导率从0.01mS/cm升至3.0mS/cm时将导致绝缘子交流闪络电压降低4.1%～25.6%。即严重污秽时可以不考虑雾水电导率的影响，清洁、轻度污秽时却存在明显影响；清洁、轻污秽绝缘子在高电导率浓雾环境中的交流闪络电压须进行校正，随着雾水电导率的增加（0.01～3.0mS/cm），校正系数K为1.00～0.80，雾水电导率对憎水性绝缘子交流闪络电压的影响小于亲水性绝缘子。根据测量结果，分析了绝缘子表面凝露与湿润特性，基于此建立了雾水电导率影响的附加盐密与预染污盐密的综合等值盐密计算模型，并提出了盐密、雾水电导率附加盐密综合影响的绝缘子交流闪络电压计算模型，模型计算结果与试验结果很吻合，百分偏差小于6.8%；分析了0级污秽时雾水电导率对四种绝缘子交流闪络电压梯度的影响。研究结果可为重污染浓雾地区绝缘子的污秽等级划分提供参考建议。根据雪峰山试验站基地开展的自然雾中绝缘子交流闪络试验结果，提出了盐密和环境温度综合影响的绝缘子交流闪络电压计算公式，与重庆大学青藏铁路高海拔沿线的试验结果吻合；提出与冻雾闪相比，复合绝缘子凝雾交流闪络时贯穿绝缘子两端的闪络电弧的持续时间明显变短，这主要由于冻雾时绝缘子伞群表面粗糙度发生改变，电弧将融化其表面冻结的雾滴而延长闪络时间，使电弧的形状极不规则，而呈现出弯曲或摇摆的剧烈燃烧现象。
郭裕钧[4]2017年在《盘型悬式绝缘子基于污层电阻动态变化的闪络模型研究》文中指出绝缘子污秽闪络是威胁电力系统安全运行的主要因素之一。尽管国内外学者对绝缘子污闪特性做了大量研究,但由于绝缘子污闪机理的复杂性,表面污秽受潮后,湿润污层在泄漏电流焦耳热作用下升温并被逐渐烘干,绝缘子表面不同位置污层温度、厚度、表面电导率不同,污层电阻随时间动态变化,而现有模型与实际情况有较大出入,因此建立和研究绝缘子基于污层电阻动态变化的闪络模型,有助于更深入地分析绝缘子污闪的形成和发展机理,对输电线路外绝缘配置和绝缘子设计、选择均具有重要的理论和工程实际意义。本文首先试验研究了绝缘子展开平板的闪络过程,然后基于其污闪物理过程分析了染污绝缘子污层表面电导率决定因素,起弧前后泄漏电流的不均匀分布,污层电阻的离散计算方法,以及电弧产生和发展判据,建立了盘型悬式绝缘子基于污层电阻动态变化的闪络模型,并通过人工交、直流污闪试验验证了模型的有效性。此后,利用该模型预测了闪络过程中泄漏电流、电弧长度、污层电阻等参数的动态变化,分析了起弧电压和临界闪络弧长与盐密的关系,得到了环境温度、污层湿润程度、施加电压对绝缘子闪络特性的影响规律。最后,通过开展人工盐雾和雾霾下绝缘子闪络试验,提出了附加盐密的概念,使该动态闪络模型能够应用于盐雾、雾霾环境绝缘子闪络的预测和分析。本文的主要工作及成果如下:通过试验研究了绝缘子饱和湿润时污层厚度与灰密的关系,分析了表面电导率与绝缘子污秽和污层温度的关系。将真型绝缘子根据其结构展开为平板模型并利用有限元法得到了电弧出现前后电流密度的不均匀分布情况。通过分析泄漏电流对湿润污层烘干过程中电场强度的变化,提出了绝缘子表面电弧产生和发展均是电击穿的结果,泄漏电流对湿润污层的烘干作用为电击穿提供条件,当污层表面电场达到空气的沿面击穿场强,电弧得以产生或发展。电弧的产生和发展速度取决于空气的沿面击穿条件得到满足的速度。首次建立了盘型悬式绝缘子基于污层电阻动态变化的闪络模型,并通过开展绝缘子不同盐密下的大量交、直流人工污闪试验,对该动态闪络模型的有效性和准确性进行了验证。XP-160瓷绝缘子直流和交流不同盐密下50%闪络电压的动态模型计算值和试验值间平均相对误差分别为5.2%和5.0%,LXY4-160玻璃绝缘子直流和交流时的平均相对误差分别为4.8%和2.8%。模型计算值与试验结果基本一致,能够应用于染污绝缘子交、直流闪络特性的预测。基于该闪络模型分析了施加电压后污层电阻的动态变化过程,结果表明:起弧前,在泄漏电流焦耳热作用下,湿润污层温度升高、厚度下降,该阶段温升起主要作用,污层表面电导率增大,污层电阻约下降30%。起弧后,剩余污层电阻受泄漏电流烘干作用和弧根移动两方面的影响,均使剩余污层电阻趋于下降,随着电弧的发展,剩余污层电阻不断减小,在临近闪络时快速下降至零。利用建立的闪络模型对绝缘子污闪影响因素进行了分析,结果表明:绝缘子起弧电压随着盐密的增大而减小,且成负指数函数关系;而临界闪络弧长与盐密间无明确关系,约占绝缘子爬电距离的68%;随着环境温度的升高,绝缘子闪络电压基本成线性下降,环境温度的影响随着盐密的增大更加显着;绝缘子闪络电压同样随污秽湿润程度的增大而降低;均匀升压法得到的闪络电压高于恒压升降法,且均匀升压法得到的闪络电压随升压速度的增快而增加。基于对染污绝缘子人工盐雾和雾霾闪络试验结果的分析提出了盐雾和雾霾环境下绝缘子闪络的本质仍是污秽闪络。通过附加盐密概念的引入,定量分析了盐雾和雾霾的沉积对绝缘子表面盐密的附加影响,建立了盐雾和雾霾中染污绝缘子闪络与普通污闪间的联系,并且将本文建立的动态闪络模型应用于盐雾和雾霾环境下绝缘子的闪络过程及机理的分析。
王岩[5]2004年在《污秽覆冰绝缘子（长）串交流闪络特性和过程研究》文中研究表明覆冰、低气压(高海拔)和污秽等多因素共存的复杂环境对电力系统的安全运行造成极大的威胁，研究复杂环境中覆冰绝缘子串外绝缘特性具有非常重要的工程应用价值和学术意义。作者在总结国内外现有研究成果的基础上，在重庆大学大型人工气候室内进行了模拟试验，并对试验结果进行了初步的分析。 本文的主要试验研究工作是：①带电与不带电覆冰条件下对绝缘子串覆冰状态及外绝缘特性；②不同串长污秽覆冰绝缘子串在不同海拔高度下的交流闪络特性；③利用高速摄像机分析污秽覆冰绝缘子串的闪络过程。 通过试验研究及理论分析，本文得出的主要结论如下：①带电和不带电覆冰时绝缘子串覆冰密度和电气绝缘特性有明显的差异。带电覆冰时绝缘子的覆冰密度比不带电时低，其闪络和耐受电压相对较高，且在带电时绝缘子串的高压端裙边的冰凌很难桥接空气间隙。②气压和串长对覆冰绝缘子串的闪络电压有影响，不同气压下XP-70、XWP_2-70、FXWB_4-110／100叁种类型绝缘子覆冰绝缘子串的闪络电压可用相应的校正公式来表示。在试验研究的串长范围内，闪络电压与串长成线性关系。③测试了覆冰长串绝缘子的电位分布以及闪络过程中的泄漏电流；利用高速摄像机分析和比较了不同长串覆冰绝缘子的闪络过程；覆冰瓷绝缘子串主放电的发展过程是由高压端向低压端发展，而覆冰合成绝缘子的主放电过程刚好相反。
张志劲[6]2007年在《低气压下绝缘子（长）串污闪特性及直流放电模型研究》文中认为随着“西电东送、南北互供、全国联网”和“西部大开发”战略的实施,将会有更多的超、特高压输电线路跨越高海拔地区,而城乡经济的快速发展,高海拔地区的污染日益严重,使得越来越多的输电线路外绝缘特别是绝缘子面临高海拔、污秽的威胁。电力系统污闪事故时有发生,且所造成的损失是巨大的,因此深入开展低气压下绝缘子(长)串污闪特性及直流放电模型研究具有重要的学术意义和工程应用价值。论文在人工气候室研究了低气压下绝缘子(长)串交、直流污闪特性,并在高海拔现场对人工模拟条件下的污秽绝缘子交流污闪特性的试验结果进行了验证。借助高速摄像机,拍摄和分析了低气压下污秽绝缘子直流放电过程,并在此基础上提出低气压污秽绝缘子直流放电模型。论文确定了低气压人工模拟污秽试验方法和高海拔现场试验方法,分析了人工模拟污秽试验方法中试验程序差异对污闪特性的影响,并在此基础上确定了人工污秽试验程序。利用人工气候室模拟高海拔条件的低气压对不同型式绝缘子(长)串直流污闪特性进行了系统的试验研究,得到了高海拔条件下直流绝缘子串污闪电压与串长、污秽、气压等之间的关系,分析了影响绝缘子串直流污闪电压的因素。首次在青藏铁路沿线的望昆车站(海拔4484m)、纳赤台车站(海拔3575m)和格尔木市区(海拔2820m)叁个不同海拔高度的高海拔试验现场对绝缘子交流污闪特性进行了试验研究,并对人工模拟条件下的交流污闪试验结果进行了验证。提出人工模拟试验结果与自然条件下的试验结果的误差小于8%,人工模拟试验研究可以应用于工程设计。用高速摄像机拍摄并分析了低气压直流绝缘子串污秽闪络放电过程,对低气压下局部电弧的力学特性进行了理论分析,得到局部电弧受的静电力和热浮力大小随气压变化规律存在差异,从理论上解释了低气压下直流污秽绝缘子串飘弧严重的现象。根据高速摄像机拍摄所得的低气压直流绝缘子串污秽闪络放电过程,得到了局部电弧发展长度和时间的关系、局部电弧发展速度和时间的关系,证实了导致染污绝缘子串最终闪络不是电击穿的原因。测量了低气压下沿面直流电弧和空气间隙直流电弧的E-I特性,提出由于散热媒质散热能力的不同,导致低气压下沿面直流电弧和空气间隙直流电弧的E-I特性存在明显差异。建立了新的描述低气压下染污绝缘子直流污闪放电过程的电路模型,首次提出低气压下直流绝缘子染污放电发展过程是由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成的动态发展过程,根据人工模拟试验结果验证了模型的可行性。根据本文提出的经试验验证的模型,得到了绝缘子串直流污闪电压与气压、污秽、绝缘子结构型式、局部电弧特性等之间的关系,并从理论上解释了不同型式绝缘子b、n值的差异主要是由于污闪放电过程中局部电弧飘弧程度差异引起的。
李鑫[7]2015年在《污秽成分对绝缘子交流闪络特性的影响研究》文中研究表明绝缘子污闪是长期困扰电网安全运行的主要问题之一,国内外对绝缘子污秽闪络问题进行了长期研究,但绝缘子在自然条件下所积污秽成分多种多样,不同的污秽成分对其污闪特性具有一定的影响,目前采用单一成分的人工污闪试验与实际情况有差距。因此,必须根据地域条件,定量分析污秽的化学成分,研究其对污闪电压的影响规律。在总结国内外研究成果的基础上,采取离子色谱仪分析和测量了自然污秽物中的离子成分分布,试验研究了7种可溶盐和3种不溶物模拟不同污秽成分对瓷和玻璃绝缘子交流污闪特性的影响。通过上述研究,取得的主要成果有:①提出了采用离子色谱法分析和测量绝缘子自然积污离子成分和各离子成分的质量浓度的试验方法,其测量误差均在5.00%之内,满足电力外绝缘子自然污秽离子成分测量研究的要求。②污闪试验的结果表明,相同含量的污秽成分下,玻璃绝缘子的污闪电压高于瓷绝缘子,不同污秽成分对玻璃绝缘子和瓷绝缘子的影响规律基本一致。③通过对不同可溶盐模拟污秽下的瓷和玻璃绝缘子的人工污闪试验表明,一价离子组成的污秽成分与Na Cl模拟可溶盐的污闪电压相差不大,二价离子组成的污秽成分的污闪电压高于Na Cl,导致这种差异的原因主要是不同类型盐在水中的溶解度和电离度不同,其贡献的有效电导率不同。④不溶性污秽成分中Si O2,Al2O3和Fe2O3对污闪电压的影响不同,相同灰密下,随着Si O2比例的下降,Al2O3和Fe2O3比例升高,污闪电压逐渐减低。这主要与不溶物的吸水特性以及离子晶体高温受热分解情况有关。
武利会[8]2003年在《海拔2500m以下污秽覆冰绝缘子直流闪络特性及机理研究》文中提出覆冰、低气压和污秽共存的复杂环境对电力系统的安全运行造成极大的威胁。到目前为止，对复杂环境中直流输电线路外绝缘特性的认识还远远不能满足电力工业发展的要求。随着水电资源的大规模开发，西部高寒、高湿及高海拔对输电线路外绝缘电气特性的影响将更加突出。因此，对复杂环境中绝缘子闪络特性的研究具有非常重要的工程应用价值和学术意义。为此，在国内外现有工作的基础上，通过大量的试验研究，本文主要研究了复杂环境中绝缘子的直流闪络特性及闪络机理。其结果有助于进一步了解低气压下覆冰绝缘子的闪络现象，并可为输电线路的设计和安全运行提供理论依据。本文的主要工作和结论如下：在人工气候室内，根据不同覆冰绝缘子正、负极性下的闪络试验结果，得出负极性电弧金属阴极的强电子发射能力造成了单片瓷、玻璃绝缘子及被冰凌桥接的合成绝缘子有较低负极性冰闪电压；正极性电弧金属阳极侧产生高电阻区所处位置的差异使得瓷和玻璃绝缘子串具有明显的极性效应；覆冰较少时，合成绝缘子表面出现数量较多的非极性电弧使合成绝缘子无极性效应。利用覆冰期内平均闪络电压的试验方法，对不同材质和结构的绝缘子在覆冰、低气压和污秽共存环境中的直流闪络特性进行了研究。试验结果表明，直流平均闪络电压随着海拔的升高、覆冰量的增加以及污秽度的增加而降低，且其特征指数与绝缘子结构、覆冰量、覆冰状态、污秽度等有关。通过对摄像机、数据采集系统及高压试验装置记录覆冰绝缘子表面闪络电弧的发展过程的试验结果进行理论分析得出：弧根周围空气的热电离导致了电弧的发展，静电场力对电弧的发展起到了加速作用，电击穿仅发生在闪络最终的跳跃阶段；通过测量闪络过程中的放电电压、泄漏电流、闪络时间、覆冰水电导率、电弧长度及电弧半径等参数，得到了不同阶段电弧（电弧起弧阶段、电弧发展阶段及完全闪络）的发展速度、临界电弧长度均随覆冰水电导率的增加而减小。进一步分析覆冰绝缘子的闪络过程可知：覆冰绝缘子存在二个不同的闪络路径，即沿冰层外部和内部，这是由于电弧热作用蒸发的Na原子进入弧柱的方式不同造成的。基于上面的试验结果和理论分析，本文最后提出了复杂环境中绝缘子的选择方法及绝缘子直流闪络电压的校正公式。
胡建林[9]2009年在《低气压下覆冰绝缘子（长）串闪络特性及直流放电模型研究》文中进行了进一步梳理高海拔、污秽、覆冰综合环境中的电气外绝缘放电特性既是国内外尚未解决的难题,也是我国“西电东送”、特高压工程建设与电网发展面临的关键技术问题。本文在国家自然科学基金和“西电东送”重大工程课题的支持下,在大型多功能人工气候室系统地开展了在低气压、污秽、覆冰综合条件下的典型瓷、玻璃和复合绝缘子长串闪络特性、放电过程及电弧特性研究,主要工作如下:①通过大量的典型绝缘子长串覆冰闪络电压试验,研究了平均闪络电压法和“U形曲线法”分别获得的覆冰绝缘子串平均闪络电压和最低闪络电压的概率分布,比较了平均闪络电压法、“U形曲线法”、50%耐受电压法以及最大耐受电压法等四种方法获得的覆冰绝缘子串50%闪络电压试验结果,结果表明,平均闪络电压法与“U形曲线法”分别获得的覆冰绝缘子串平均闪络电压和最低闪络电压服从正态分布,两种试验方法得到的50%闪络电压比50%耐受电压法所得结果分别高8.0%~9.8%和3.8%~5.9%。②在大型多功能人工气候室系统地开展了典型直流瓷、玻璃和复合绝缘子直流冰闪特性研究,获得了7种典型绝缘子在不同覆冰厚度、染污盐密、串长以及气压下的直流闪络电压,研究了直流绝缘子长串受覆冰厚度、染污盐密以及气压影响的闪络电压模型,提出了典型直流瓷、玻璃和复合绝缘子在高海拔、污秽、覆冰综合作用下的直流冰闪电压校正方法。③通过对两种典型伞型结构的特高压复合绝缘子的试验研究,对比分析了两种特高压复合绝缘子的直流及交流覆冰闪络特性,计算得到了两种复合绝缘子在交流与直流电压下的闪络电压受染污盐密及气压影响的特征指数,得出直流电压下50%闪络电压受盐密影响程度比交流电压下小,而受气压影响程度却相反。④通过大量试验,研究了XZP-210绝缘子串在I串、II串、V串、倒V串、“2+1”插花和“3+1”插花布置方式下的直流冰闪特性,得到了绝缘子串布置方式对其冰闪特性的影响规律。⑤采用高速摄像机拍摄了低气压下XZP-210染污覆冰绝缘子串的直流放电过程,研究了染污盐密及气压对染污覆冰绝缘子串放电过程的影响,分析了两种因素与飘弧现象的关系,提出了染污盐密与气压影响下的直流临界闪络电流计算模型,得到了染污盐密与气压特征指数,分析了低气压下覆冰绝缘子串直流电弧发展长度、速度与放电时间的关系。⑥设计了叁角平板玻璃覆冰以及冰凌空气间隙试验模型,通过试验研究了低气压下染污覆冰表面直流沿面电弧和冰凌空气间隙的电弧伏安特性,研究了叁角平板玻璃试验模型的剩余冰层等效表面电导率与染污盐密和覆冰水电导率的关系,建立了低气压下染污覆冰绝缘子串直流放电的多电弧发展模型,该模型由不同极性沿面电弧、空气间隙电弧及剩余冰层电阻串联,可用于计算低气压下覆冰绝缘子长串直流放电过程中存在多电弧并存发展情况下闪络电压,研究结果表明该模型计算结果与试验结果最大偏差不超过10%。
黄道春[10]2009年在《超/特高压绝缘子串污闪、冰闪特性及电位和电场分布研究》文中研究指明我国用电负荷与发电能源分布很不平衡,超过2/3探明储量的煤炭资源分布在北方和西北地区,超过3/4可开发的水利资源分布在西南地区,而约2/3的电能需求在相对发达的中部和东部地区。为满足负荷中心的电能需求,需要大容量、远距离传输电能,实现能源资源的优化配置。目前我国500 kV交流(西北330 kV交流)和±500 kV直流输电线路为骨干网架的电网存在传输能力不足、重负荷地区短路电流过大、新建线路走廊和变电站用地紧张等问题,已经不能满足电能传输需求。为保障“西电东送、南北互供、全国联网”战略的顺利实施,我国当前正积极进行超、特高压输变电工程建设,因此将有更多的超、特高压输电线路经过污秽、覆冰、高海拔等环境恶劣地区。对超、特高压输电线路而言,绝缘子串满足各种运行条件下电气绝缘和机械性能要求是保证线路安全稳定运行的重要因素之一,如绝缘子选型不当,可能在运行电压下出现绝缘子污闪、冰闪等事故,全国联网情况下,事故的影响区域范围将更广,造成的经济损失将更加严重。绝缘子型式和串长的确定也是杆塔高度和塔头结构尺寸设计的基础,因此,在交流输电线路设计关键问题研究中,绝缘子的绝缘强度设计和选型是研究的核心问题之一。绝缘子选型及串长确定需考虑长串绝缘子污耐受电压、覆冰后的耐受电压、绝缘子串的电位和电场分布、均压环的电场分布等因素。我国目前获得的1000 kV交流线路长串绝缘子的50%污耐压数据还不全面,超高压线路长串绝缘子冰闪电压试验数据相对较少,而特高压长串绝缘子冰闪电压数据几乎没有,现有的数据还不能充分指导我国超、特高压输电线路绝缘子选型。超、特高压线路长串绝缘子电位、电场分布数值分析存在开域边界、几何结构复杂和媒质种类多、悬浮电位导体、计算量大等问题。针对上述问题,论文对特高压交流线路长串绝缘子污闪特性和污秽条件下绝缘子选型,超高压线路长串绝缘子冰闪特性,FEM—-BEM耦合算法和子域逼近有限元法的理论分析,不同布置方式下超高压绝缘子串覆冰前的电位和电场分布计算,特高压交流线路典型复合绝缘子的电位和电场分布、均压环的电场分布等进行了研究。(1)在大型人工雾室内系统地研究了特高压典型长串绝缘子的污闪特性,研究表明：1)各种类型绝缘子的污耐压U50％与ρSDD和ρNSDD具有指数为负的幂函数关系,ρNSDD=0.5 mg/cm2情况下,绝缘子的污耐压受ESDD的影响特征指数为0.1703～0.2059：PSDD=0.1 mg/cm2情况下,各种绝缘子的污耐压U50％受NSDD的影响特征指数为0.0910-0.1028；2)双伞型和叁伞型空气动力型绝缘子的污耐压性能高于普通型绝缘子,爬距有效利用率较高；3)ρSDD/ρNSDD=0.25/1.0 mg/cm2情况下,FXBW-1000/300复合绝缘子单Ⅰ串、双Ⅰ串、单V串均能至少耐受698.6 kV交流电压而不发生闪络,具有良好的防污闪性能。(2)按150串绝缘子满足设计目标闪络概率Pn分别为2%、5%对特高压交流线路绝缘子进行选型,研究表明：1)对各种型号绝缘子,考虑CaSO4修正ESDD,绝缘子片数可减少2-11片：2)对于Ⅰ、Ⅱ级污区,CA887-EZ绝缘子串长为12.090-14.235 m,XSP-300绝缘子串长为11.310-12.870 m;3)Uamax为689.6 kV相对于Uamax为768.5 kV,对于Ⅰ、Ⅱ级污区,CA887-EZ绝缘子串减少5-7片,串长为11.115-12.870m,XSP-300绝缘子串减少5-6片,串长为10.140～11.700 m；4)设计目标闪络概率Pn=5%情况相对于Pn=2%情况,CA887-EZ和XSP-300绝缘子对于Ⅰ、Ⅱ级污区片数减少了2-3片；5)按现有设计推荐值kl=1.04计算,XSP-300绝缘子串片数可减少12-14片；6)双Ⅰ串串间距600mm时,相对于单Ⅰ串,绝缘子片数均增加0-1片,与单Ⅰ串基本一致；串夹角90°情况下,单V串相对于单Ⅰ串,CA887-EZ绝缘子减少7-11片,XSP-300绝缘子减少7-10片；7)复合绝缘子可有效减小线路绝缘子串长,对于Ⅲ、Ⅳ级污区可分别使用结构高度为9.750 m和10.530 m的复合绝缘子,以污耐压性能最优的盘型绝缘子XSP-300为例,1)ρSDD/ρNSDD=0.25/0.5 mg/cm2情况下使用复合绝缘子可使串长减小35.06%,>ρSDD/ρNSDD=0.35/0.5 mg/cm2情况下可使串长减小33.33%。(3)在大型环境气候试验室内进行了超高压线路长串绝缘子冰闪特性试验研究,研究表明：1)PSDD=0.1、0.05、0.025 mg/cm2时,28片XWP2-160绝缘子串的冰闪电压较500 kV线路额定运行电压分别约低20.5%、约低13.1%、约高2.3%,而FXBW4-500/160绝缘子分别为约低18.7%、约低12.0%、约高4.3%；2)配置均压环可能使绝缘子串的有效干弧距离缩短,在重覆冰,PSDD=0.1 mg/cm2情况下,不带均压环和模拟导线的28片XWP2-160绝缘子串比安装给定参数均压环和模拟导线情况的闪络电压高约11.6%；3)达到28片串长的XWP2-160绝缘子,在pSDD=0.1 mg/cm2,重覆冰情况下,冰闪电压和串长具有线性关系,污秽对绝缘子串冰闪电压的影响小于其对污闪电压的影响；4)带均压环和模拟导线的“3+1”插花串冰闪电压比28片XWP2-160绝缘子串冰闪电压高约6.1%(243.3 kV),但比线路额定运行相电压还低约15.7%。(4)在CEMLAB电磁场数值分析平台上实现了叁维FEM—-BEM耦合算法和子域逼近有限元法的结合,验证了叁维FEM—-BEM耦合算法处理含悬浮电位导体和无穷远边界问题的有效性,子域逼近有限元法可对所关心区域进行细密剖分,可较为准确地求解所关心区域的电位和电场分布。可用于求解几何结构尺寸复杂、多媒质共存、含悬浮电位导体和无穷远边界的静电场问题。对于单回线路典型猫头塔和酒杯塔,绝缘子串电位分布受其他两相导线影响很小(5)将叁维FEM—BEM耦合算法和子域逼近有限元法用于分析绝缘子冰闪试验中不同布置方式覆冰前绝缘子串的电位和电场分布。考虑气候试验室罐体、均压环和模拟导线等对绝缘子串电位和电场分布的影响,研究表明：1)模拟导线和均压环能有效改善绝缘子串的高压端电位分布,模拟横担能有效改善绝缘子串低压端的电位分布,在长串绝缘子冰闪试验中应装配均压环和模拟导线；2)覆冰试验室罐体影响绝缘子串的电位和电场分布,按本文中绝缘子串配置方式,如罐体边界尺寸减小,绝缘子高压端承担的电压升高,而低压端降低,高压端最大电场强度升高,低压端降低；3)存在罐体边界、开域情况和线路实际布置情况的绝缘子第1组伞承担的电压最高,分别为20.08%,20.64%和17.96%。(6)将叁维FEM—-BEM耦合算法和子域逼近有限元法用于分析特高压交流线路典型酒杯塔,复合绝缘子单Ⅰ串、双Ⅰ串、单V串的电位和电场分布,均压环表面电场分布,研究表明：1)叁维FEM—-BEM耦合算法能有效计算特高压线路绝缘子串的电位和电场分布；2)单Ⅰ串、双Ⅰ串、单V串绝缘子沿轴线承担最大电压单元均为第3单元,分别为7.22%、7.58%、9.16%；叁种串型绝缘子沿轴线的最大电场强度点位于距高压端0.7875 m处,分别为2.20 kV/cm、2.27 kV/cm、2.14 kV/cm。
参考文献：
[1]. 复杂环境中绝缘子交流闪络特性及校正方法研究[D]. 舒立春. 重庆大学. 2002
[2]. 海拔3500m以上覆冰绝缘子交流放电特性及过程研究[D]. 田玉春. 重庆大学. 2003
[3]. 雾对短空气间隙与绝缘子交流放电特性影响研究[D]. 董冰冰. 重庆大学. 2014
[4]. 盘型悬式绝缘子基于污层电阻动态变化的闪络模型研究[D]. 郭裕钧. 重庆大学. 2017
[5]. 污秽覆冰绝缘子（长）串交流闪络特性和过程研究[D]. 王岩. 重庆大学. 2004
[6]. 低气压下绝缘子（长）串污闪特性及直流放电模型研究[D]. 张志劲. 重庆大学. 2007
[7]. 污秽成分对绝缘子交流闪络特性的影响研究[D]. 李鑫. 重庆大学. 2015
[8]. 海拔2500m以下污秽覆冰绝缘子直流闪络特性及机理研究[D]. 武利会. 重庆大学. 2003
[9]. 低气压下覆冰绝缘子（长）串闪络特性及直流放电模型研究[D]. 胡建林. 重庆大学. 2009
[10]. 超/特高压绝缘子串污闪、冰闪特性及电位和电场分布研究[D]. 黄道春. 武汉大学. 2009