電場對輸電線路絕緣子覆冰及放電特性的影響研究.pdf

1、我國是覆冰嚴重的國家，隨著電力建設的不斷發(fā)展，絕緣子的覆冰及閃絡問題已經(jīng)成為輸電線路安全運行及外絕緣設計所面臨的重要問題。目前國內(nèi)外對絕緣子覆冰及電氣特性已有大量研究，但試驗方法不一、理論與實際結合不多，尤其是覆冰試驗過程帶電與否并無統(tǒng)一的標準，這導致人工氣候室內(nèi)的試驗研究成果很難應用到工程實際當中。因此研究電場對絕緣子覆冰過程及電氣性能的影響，探討帶電和不帶電試驗的等價性，不僅能為不帶電的試驗結果應用到工程實際提供有價值的參考，而且能

2、進一步深化輸電線路絕緣子的覆冰機理及外絕緣特性，具有重大的現(xiàn)實意義和理論意義。
　　 本文以國家自然科學基金項目為依托，將計算機仿真和人工氣候室的試驗研究結合，主要從電場效應和熱效應兩方面來說明電場對絕緣子覆冰過程及電氣性能的影響機理；通過比較絕緣子覆冰特性和電氣特性來得出電場的影響規(guī)律。通過大量的試驗和理論分析，得到的主要結論有：
　　 電場計算的結果表明：絕緣子表面的電場特性與覆冰類型密切相關。對于干增長的霧凇覆冰，

3、主要受外加電壓大小和絕緣子型式的影響；對于濕增長的雨凇覆冰，主要受與外加電壓大小、絕緣子材料和型式、覆冰水電導率有關。電場的計算為試驗結果提供了理論依據(jù)。
　　 在帶電覆冰過程中監(jiān)測絕緣子表面實時的泄漏電流和紫外脈沖光子量的變化規(guī)律表明：電場對覆冰的影響存在間接效應，即帶電覆冰過程中電場作用下產(chǎn)生的各類放電活動和焦耳熱對覆冰過程有重要的影響。將絕緣子帶電覆冰過程分為初始期、發(fā)展期和穩(wěn)定期。提出根據(jù)紫外脈沖光子量的變化來評估絕緣子

4、覆冰期和融冰期安全狀態(tài)的標準。
　　 由于嚴重覆冰后的絕緣子類似一個圓柱體的狀態(tài)，其表面的覆冰和電氣特性與其材料和型式的關系不大，因此利用光滑支柱絕緣子作為模型進行研究。通過模型建立了具有普遍規(guī)律性的帶電覆冰過程的全面熱平衡方程，并利用此模型的動態(tài)平衡過程得到了泄漏電流和外加電場強度的臨界條件，同時得到了各類放電活動的熱效應對覆冰融化的影響，結果這些熱量大部分用于維持電弧的燃燒和損耗，僅15％～35％用于覆冰的融化。
　　

5、 為了說明電場對不同類型覆冰特性的影響規(guī)律，試驗中采用覆冰外觀及分布、覆冰增長速率、覆冰質(zhì)量、覆冰密度及微觀狀態(tài)四個參數(shù)來進行比較，從無電暈放電時、有電暈放電無局部電弧時，有局部電弧產(chǎn)生時三種情況分析電場對絕緣子覆冰過程的影響機理，得出了交流電場對絕緣子覆冰過程的影響主要與覆冰類型、外加電壓大小、覆冰水電導率、絕緣子型式與材料四個方面有關。
　　 對于霧凇覆冰，電場的作用主要體現(xiàn)于極化作用、電吸力、微弱的電暈和火花放電。極化作

6、用使得水滴被極化而受電場力的吸附作用，且運動方向改變；電吸力使得空氣中過冷卻水滴的運動速度加快和碰撞率增加，提高了覆冰強度；而電暈放電和火花放電會導致水滴的炸裂分散和形態(tài)改變?？偟淖饔檬沟渺F凇覆冰速率和覆冰質(zhì)量都隨著外加電壓的增加而增強，而覆冰密度隨外加電壓的增加有先增加后減小的趨勢。對于雨凇覆冰，電場的主要作用體現(xiàn)于各類放電活動產(chǎn)生的焦耳熱融冰效應，加之其它幾種放電活動，總的作用減弱或抑制了覆冰橋接絕緣子，使得雨凇覆冰質(zhì)量隨著電壓增加

7、或覆冰水電導率的增加而減少，覆冰密度隨著電壓的增加或覆冰水電導率的增加有先減少后增加的趨勢。對于研究的四種絕緣子，普通玻璃型絕緣子表面的放電活動最為劇烈，普通瓷型絕緣子次之，瓷三傘防污型絕緣子再次，而復合絕緣子最弱。
　　 結合電場仿真的結果與試驗結果表明：電場計算的結果能對電場影響絕緣子覆冰特性做出很好的說明，覆冰過程中局部電場強度的變化、冰面高電導率水膜的存在是導致放電活動發(fā)生，影響絕緣子覆冰特性的主要原因。