盤型懸式絕緣子基于污層電阻動態(tài)變化的閃絡模型研究.pdf

1、絕緣子污穢閃絡是威脅電力系統(tǒng)安全運行的主要因素之一。盡管國內(nèi)外學者對絕緣子污閃特性做了大量研究，但由于絕緣子污閃機理的復雜性，表面污穢受潮后，濕潤污層在泄漏電流焦耳熱作用下升溫并被逐漸烘干，絕緣子表面不同位置污層溫度、厚度、表面電導率不同，污層電阻隨時間動態(tài)變化，而現(xiàn)有模型與實際情況有較大出入，因此建立和研究絕緣子基于污層電阻動態(tài)變化的閃絡模型，有助于更深入地分析絕緣子污閃的形成和發(fā)展機理，對輸電線路外絕緣配置和絕緣子設計、選擇均具有重

2、要的理論和工程實際意義。
　　本文首先試驗研究了絕緣子展開平板的閃絡過程，然后基于其污閃物理過程分析了染污絕緣子污層表面電導率決定因素，起弧前后泄漏電流的不均勻分布，污層電阻的離散計算方法，以及電弧產(chǎn)生和發(fā)展判據(jù)，建立了盤型懸式絕緣子基于污層電阻動態(tài)變化的閃絡模型，并通過人工交、直流污閃試驗驗證了模型的有效性。此后，利用該模型預測了閃絡過程中泄漏電流、電弧長度、污層電阻等參數(shù)的動態(tài)變化，分析了起弧電壓和臨界閃絡弧長與鹽密的關系，得

3、到了環(huán)境溫度、污層濕潤程度、施加電壓對絕緣子閃絡特性的影響規(guī)律。最后，通過開展人工鹽霧和霧霾下絕緣子閃絡試驗，提出了附加鹽密的概念，使該動態(tài)閃絡模型能夠應用于鹽霧、霧霾環(huán)境絕緣子閃絡的預測和分析。本文的主要工作及成果如下：
　　通過試驗研究了絕緣子飽和濕潤時污層厚度與灰密的關系，分析了表面電導率與絕緣子污穢和污層溫度的關系。將真型絕緣子根據(jù)其結構展開為平板模型并利用有限元法得到了電弧出現(xiàn)前后電流密度的不均勻分布情況。通過分析泄漏電

4、流對濕潤污層烘干過程中電場強度的變化，提出了絕緣子表面電弧產(chǎn)生和發(fā)展均是電擊穿的結果，泄漏電流對濕潤污層的烘干作用為電擊穿提供條件，當污層表面電場達到空氣的沿面擊穿場強，電弧得以產(chǎn)生或發(fā)展。電弧的產(chǎn)生和發(fā)展速度取決于空氣的沿面擊穿條件得到滿足的速度。
　　首次建立了盤型懸式絕緣子基于污層電阻動態(tài)變化的閃絡模型，并通過開展絕緣子不同鹽密下的大量交、直流人工污閃試驗，對該動態(tài)閃絡模型的有效性和準確性進行了驗證。XP-160瓷絕緣子直流

5、和交流不同鹽密下50％閃絡電壓的動態(tài)模型計算值和試驗值間平均相對誤差分別為5.2%和5.0%，LXY4-160玻璃絕緣子直流和交流時的平均相對誤差分別為4.8%和2.8%。模型計算值與試驗結果基本一致，能夠應用于染污絕緣子交、直流閃絡特性的預測。
　　基于該閃絡模型分析了施加電壓后污層電阻的動態(tài)變化過程，結果表明：起弧前，在泄漏電流焦耳熱作用下，濕潤污層溫度升高、厚度下降，該階段溫升起主要作用，污層表面電導率增大，污層電阻約下降3

6、0%。起弧后，剩余污層電阻受泄漏電流烘干作用和弧根移動兩方面的影響，均使剩余污層電阻趨于下降，隨著電弧的發(fā)展，剩余污層電阻不斷減小，在臨近閃絡時快速下降至零。
　　利用建立的閃絡模型對絕緣子污閃影響因素進行了分析，結果表明：絕緣子起弧電壓隨著鹽密的增大而減小，且成負指數(shù)函數(shù)關系；而臨界閃絡弧長與鹽密間無明確關系，約占絕緣子爬電距離的68%；隨著環(huán)境溫度的升高，絕緣子閃絡電壓基本成線性下降，環(huán)境溫度的影響隨著鹽密的增大更加顯著；絕緣

7、子閃絡電壓同樣隨污穢濕潤程度的增大而降低；均勻升壓法得到的閃絡電壓高于恒壓升降法，且均勻升壓法得到的閃絡電壓隨升壓速度的增快而增加。
　　基于對染污絕緣子人工鹽霧和霧霾閃絡試驗結果的分析提出了鹽霧和霧霾環(huán)境下絕緣子閃絡的本質(zhì)仍是污穢閃絡。通過附加鹽密概念的引入，定量分析了鹽霧和霧霾的沉積對絕緣子表面鹽密的附加影響，建立了鹽霧和霧霾中染污絕緣子閃絡與普通污閃間的聯(lián)系，并且將本文建立的動態(tài)閃絡模型應用于鹽霧和霧霾環(huán)境下絕緣子的閃絡過程