特高压复合绝缘子伞裙结构对其外绝缘特性影响.doc

特高压复合绝缘子伞裙结构对其外绝缘特性影响（完整版）实用资料
(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）
特高压复合绝缘子伞裙结构对其外绝缘特性影响王黎明1,张福增2,杨皓麟3,彭功茂1,关志成1
(1清华大学深圳研究生院,深圳,518055;2南方电网技术研究中心,广州,510623;
3成都电业局龙泉供电局,成都,610100
摘要:为给特高压直流输电线路复合绝缘子的选择及外绝缘的设计提供参考,本文在实际高海拔条件下,采用恒压升降法对不同伞裙结构的特高压复合绝缘子的直流污闪特性进行了研究,对其伞裙结构进行了优化设计;并通过流体力学分析,研究了伞裙结构对特高压复合绝缘子积污特性的影响,给出了积污特性较优的特高压复合绝缘子伞裙形状,为特高压直流输电工程外绝缘的设计提供了依据。
关键词:复合绝缘子;伞裙结构;外绝缘;
1引言
与瓷和玻璃绝缘子相比,复合绝缘子具有优异的耐污闪性能。最近15年内,复合绝缘子的使用数量迅速增加。到目前为止,全世界已有超过30个国家和地区使用复合绝缘子。由于中国污染严重,已有超过200万支复合绝缘子挂网运行,尤其在中等和重污秽地区复合绝缘子的使用量较大[1-2],对保证电网的可靠运行起了重要作用[3]。
伞裙为复合绝缘子提供主要的爬电距离,是保证复合绝缘子具有优异耐污闪性能的重要原因之一。然而,存在一个不容忽视的问题:若复合绝缘子的设计主要考虑结构高度和爬电距离满足一定要求,而不考虑复合绝缘子的伞裙结构设计,生产厂家可以在结构高度和爬电距离确定的情况下,给出多种不同伞裙结构的复合绝缘子。若复合绝缘子伞裙结构设计不合理,在长期高湿度大气条件下,其憎水性出现部分丧失或完全丧失时,易发生伞裙间电弧桥接,从而导致污闪事故,严重威胁电网安全可靠运行。因此有必要研究伞裙结构对复合绝缘子直流污闪特性的影响。
另外,绝缘子的积污特性是外绝缘设计中一个重要影响因素,但是国内外对直流复合绝缘子的积污规律研究并不多,公开发表的文献也很少。目前研究多为对自然积污站和挂网运行绝缘子的长期观测结果,未出现过相应的理论分析,因此需要对复合绝缘子的积污特性进行详细的分析。
本文对不同伞裙结构的复合绝缘子进行了直流人工污秽试验,研究了复合绝缘子伞裙结构对直流污闪电压的影响;并通过积污过程的流体力学分析,讨论了不同伞裙结构复合绝缘子的外部绕流流场,研究了空气中污秽颗粒的撞击特性,并由此分析绝缘子伞裙结构对积污特性的影响,为直流线路复合绝缘子的设计和选型提供依据。
2人工污秽试验试品及试验条件
2.1试验条件
试验地点为海拔1970m的云南电力试验研究院超高压试验基地。人工雾室的尺寸为10m×10m×10m。直流污秽电源电压为±250kV,额定电流为400mA,短路电流为10A,系统稳定度达1%,满足IEC标准对污秽试验电源要求[4]。试验中用NaCl模拟导电物质,用中国高岭土模拟惰性物质。
人工污秽试验过程中,环境温度为15±2°C,相对湿度为45%~55%,气压为0.0788~0.0793MPa。复合绝缘子试品染污后,阴干15~18小时后进行闪络试验,在该条件下,复合绝缘子染污表面污层完全为亲水性,憎水等级为HC7。
2.2试品
本文以常用的一大一小和一大两小复合绝缘子为试品,其伞裙结构示意图如图1所示,其中P1为大伞伞伸出(单位:mm,P2为小伞伞伸出(单位:mm,S1为两个大伞间的距离(单位:mm,S2为两个连续伞之间的距离(单位:mm,α为伞上倾角(单位:度,β为伞下倾角(单位:度。

(a一大一小复合绝缘子

(b一大两小复合绝缘子图1复合绝缘子示意图
为避免伞裙设计过于密集或大小伞的伞伸出相似,有利于电弧的发展,在人工污秽试验中,伞裙参数的选择满足:P1-P2≥20mm,α=12°,β=7°,S1≥80mm。
3伞裙结构对绝缘子闪络电压影响
本节研究了特高压直流复合绝缘子伞裙结构对其直流污闪特性的影响。盐密分别为0.05和0.1mg/cm2
条件下,
3种不同伞裙结构复合绝缘子的人工污秽试验结果如表1所示(其中1#为伞裙优化前的复合绝缘子试品,2#和3#为伞裙优化后的复合绝缘子试品,3种试品在相同绝缘高度下的爬电距离分别为350.3cm、344.7cm和397.4cm。
表1复合绝缘子伞裙结构优化前后直流污闪特性的比较
盐密(mg/cm20.050.10编号
灰密(mg/cm20.300.60
单位绝缘高度
污闪电压(kV/m99.568.11#
单位爬电距离污闪电压(kV/cm0.28420.1944113.784.6单位绝缘高度污闪电压(kV/m
14.3%*24.3%*0.32990.24552#
单位爬电距离污闪电压(kV/cm16.1%*26.3%*124.383.0单位绝缘高度污闪电压(kV/m
24.8%*