浅析复合绝缘子与瓷和玻璃绝缘子直流污闪特性比较

浅析复合绝缘子与瓷和玻璃绝缘子直流污闪特性比较
文章比较了复合绝缘子和瓷和玻璃绝缘子在直流污闪特性方面区别，以人工污秽试验的方式，满足我国特高压直流工程建设的一些需要。

主要从试验准备入手，然后阐述试验结果。

希望文章内容能为相关人员提供一些帮助。

标签：复合绝缘子；瓷合玻璃绝缘子；直流污闪特性
有很多学者对不同类型的绝缘子直流电气开展了相应研究。

在电压的影响下，绝缘子的污闪特性没有随爬距增加出现线性关系，积污较少的是结构简单的绝缘子，并能对伞裙和”短接”电弧起到抑制的作用。

复合绝缘子自洁能力较差，积污较重对泄露距离的使用效率较低，与瓷合玻璃绝缘子相比，相同情况下，需要很小的爬距。

相比之下，复合绝缘子更有优势，结构更加简单，效率很高，具有较好的耐污性能。

1 绝缘子特性比较准备
1.1 比较地点
选取一个大型多功能人工气候室，高为12.6米，直径为8.3米，该地点的海拔为232m。

电源选用的是可控硅±600kV/0.5A双反馈直流，动态压降会在泄漏电流为0.5A时小于5%，电压纹的指数小于3%，能够达到IEC对直流污闪特性的相关电源要求，并严格遵守接线原理。

1.2 比较材料
选取标准悬式瓷和绝缘子XP-160、XZP-210，悬式玻璃绝缘子LXZP-210、LXZP-300，直流复合绝缘子FXBW-±500/160短样A、B和短样 C FXBW-±800/400，这些材料的相关参数如表1所示。

表1 绝缘子材料参数对比图
在图中结构高度为H；电弧距离为h；瓷和玻璃绝缘子盘径为D；复合绝缘子大伞径为d1，小伞径为d2；爬距为L。

1.3 比较方法
对上述材料采用固体层的方法染上污物。

复合绝缘子选用定量涂刷法，各种污物下灰密与严密的比例为6：1，染污前预处理会使材料表明的憎水性受损，降至HC4-HC5，材料预处理后1小时完成涂污工作，24小时后进行比较。

瓷和玻璃绝缘子运用的是浸污法，并将这些材料用蒸汽雾湿润。

每串染污绝缘子应进行4～5次闪络试验，然后污秽度相同时，瓷和玻璃绝缘子涂污3次，复合绝缘子A、B涂污5次，复合绝缘子C涂污3次，然后重复进行实验比较。

2 绝缘子特性比较结果
2.1 比较数据
比较数据表明，在5～25片绝缘子材料的直流污闪特性和串长成线性关系，所以得出不同盐密下，7种复合绝缘子和瓷和玻璃绝缘子的情况，如表2、表3所示。

表2 复合绝缘子的比较结果
因为复合绝缘子很难对污秽染涂程度和表面憎水性破坏进行控制，所以比较数据存在一定误差。

表3 瓷和玻璃绝缘子的比较结果
2.2 污秽影响特征指数的对比
通过比较，污秽绝缘子50%闪络电压U50和（|ESDD之间可以用以下公式进行表示：
U50=A？籽■■
公式中：绝缘子结构和材料有关的系数为A；（|ESDD给U50带来的影响的特征值为α。

表4 不同型号绝缘子的A和α值
因为不同的绝缘子类型和材质，α的数值具有明显差异。

通过表4能够得知直流电源下，复合绝缘子的α值范围是0.264～0.290，瓷和玻璃绝缘子的α值范围是0.315～0.354，复合绝缘子的α值明显小于复合绝缘子。

表明直流电源下，盐密对复合绝缘子的影响比瓷和玻璃绝缘子小。

2.3 沿面50%闪络电压梯度的对比
根据表2和表3的结果和相关公式，能够计算出不同类型绝缘子沿面50%闪络电压梯度EL和盐密的变化情况，如图1所示。

图1 不同种类绝缘子50%闪络电压梯度EL
不同绝缘子根据（|ESDD的增加，EL会有所降低。

在不同盐密下，除了复合材料C的EL比参照物——玻璃绝缘子的数值小之外，其他复合绝缘子的EL 都比瓷和玻璃绝缘子要大，而且根据（|ESDD增长，绝缘子材料的EL会逐渐下降并趋于平缓。

瓷和玻璃绝缘子污层表面因为受潮而形成的连续水膜有一定差
异，与之相反，复合绝缘子污层表面有一定憎水性，受潮时会出现多个独立水带和区域性水膜，高阻干区出现在水带和水膜之间，使绝缘子的污层电阻有所提高，局部电弧和泄漏电流的发展受到阻碍，闪络电压增加，高阻干区的可溶性盐不充分溶解会导致无法完全发挥导电功能，在EL的影响下，瓷和玻璃绝缘子比复合绝缘子的盐密影响小。

在复合绝缘子分类中，相同盐密的情况下，复合材料C的EL最小。

从图1分析可知，复合材料A、B、C的爬高比分别是3.352、3.224、3.638，若结构高度有所变化，那么片地增加的爬电距离不会使污闪电压的梯度提高，可能会因为伞裙间距的缩小，造成直流电弧与伞裙短接，爬距利用率有一定降低，同时复合材料C伞盘和杆径大于复合材料A、B，有较小的绝缘电阻。

通过以上分析能够得知，复合绝缘子伞形结构对50%闪络电压梯度具有重要作用。

3 結束语
通过上文对复合绝缘子与瓷和绝缘子的直流污闪特性的比较分析，能够得知复合绝缘子的直流污闪电压很少受到污秽程度的影响，根据α值的比较情况，复合绝缘子要比瓷和玻璃绝缘子的数值小。

瓷和玻璃绝缘子的EL小于复合绝缘子，而且后者的EL值会根据盐密升高而有所降低，并逐渐低于瓷和玻璃绝缘子。

在复合绝缘子中，其结构形式会对污闪特性有重要意义，尤其是类型和伞裙结构。

在盐密相同的情况下，复合材料C的EL最小，复合材料A、B的耐污性能都高于复合材料C。

所以，无论污秽度出现何种变化，直流模式下，复合绝缘子的爬电距离的有效值（KS）要大于瓷和玻璃绝缘子。

若有污秽程度相同的前提，那么复合绝缘子材料A、B的爬电比距只能达到瓷和玻璃绝缘子的78%左右，并随着污秽程度的增长，突出耐污性能。

参考文献
[1]赵锋，张福增，杨皓麟，等.复合绝缘子憎水性及直流污闪特性的影响因素[J].中国电机工程学报，2009（1）：159-160.
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[3]宋磊，张福增，梁曦东，等.染污方法对瓷绝缘子直流污闪特性的影响[J].高电压技术，2012（10）：175-176.
作者简介：彭彦博（1977，7-），男，汉族，山西运城人，任职于山西省运城市电力设计院，研究方向：电力技术。