污秽绝缘的操作波冲击特性

图 5 为日本 21 t 普通型和耐雾型悬式绝缘子在
日碍小牧和高压武山研究基地试验结果 。日碍小牧
的试验 , 等值盐密为 0106 、012 和 0135 mg/ cm2 的
50 %操作波污闪电压特性略呈非线性关系 ,其他均为
线性关系 。说明日本绝缘子质量好 ,抗操作波冲击污
闪能力强 。图 6 为日本产特高压级绝缘子组成的绝
2
013
3910～5010
4115
1316～1717
1516
01156 7812～8916
8415
3115～4616
3710
X - 415 4
013
6712～8410
7617
2415～3815
3015
0156
5118～7010
6416
2214～3517
2810
2
XFP - 6 4
013 013 0156
《四川电力技术》
·41 ·
污秽绝缘的操作波冲击特性
林双庆 ,王定华 (威远供电局 ,四川威远 642450)
摘 要 :分析操作波冲击电压的波形和极性对污秽绝缘闪络特性的影响 ;污秽绝缘子串的等值盐密与操作波电压的 关系及操作波冲击电压下的长污秽绝缘串的闪络和污耐压特性 。 关键词 :污秽绝缘 ;操作波 ;闪络 ;污耐压 中图法分类号 : TM855 文献标识码 :A 文章编号 :1003 - 6954 (2000) 03 - 0041 - 04
2000 年第 3 期
子 ,等值盐密值从 0103 mg/ cm2 增加至 011 mg/ cm2 时 ,操作波冲击污耐压下降达 28 %左右 (见图 3) 。这 一数值与盐频交流下的污耐压间已相差无几了 。图 2 为污秽的街值盐密与操作波污耐压的关系 。图中 的 2 、4 、6 、7 、8 、10 和 11 曲线为试验得到的结果 。而 1 、3 、5 和 9 曲线 ,是根据普通型 33 t 绝缘子的泄漏距 离与其他有关各绝缘子的泄漏距离相比的倍数 ,乘以 33 t 的污耐压 (图 3 的和曲线 10) 结果绘制而成 。从 图 3 可以看见 ,曲线 1 、3 、5 和 9 与相对应的试验曲线 2 、4 、6 和 8 比较接近 。这说明不预加工频电压下 ,操 作波冲击耐压与泄漏距离间关系密切 。因此 ,在操作 波冲击电压下的绝缘选择 ,是否也可以采用泄漏比距 这一参数 ,是值得讨论的 。当然 ,有关差值同样可以 采用利用系数给予补正 。
二十世纪 60 年代以前 ,人们大都认为 220 kV 及 以下电压等级的线路绝缘水平 ,由大气过电压控制 。 330 kV 及以上电压等级的线路绝缘水平 ,由操作过 电压控制 。因此当时 ,各国投入了大量的人力和物 力 ,对超高压电力系统的操作过电压及其他内部过电 压和有关限制措施进行了大量的研究工作 。可是从 各国的超高压系统运行经验来看 ,则并非如此 ,事实 上受正常工作电压下的绝缘泄漏距离 (工频污闪电 压) 控制 。从而使各国在污秽绝缘的操作波特性方面 的研究试验的投入 ,也就少了 ,有关的资料也不多 。 对于 330 kV 及以下电压等级的线路 ,由于操作过电 压按 2175 倍及以上倍数相电压考虑 。在这种情况 下 ,污秽绝缘是否仍能满足操作过电压的要求 ,是值 得注意的 。对于超高压和特高压电力系统来说 ,污秽 绝缘的操作波闪络和污耐压特性 ,也是选择绝缘的条 件 。因此 ,污秽绝缘的操作波冲击闪络特性也必须给 予重视 。
总的说来 ,操作波波形对污秽绝缘子和绝缘串的 影响研究试验 ,从目前的情况看 ,还不很够 ,需要更进 一步深入工作和探讨 。
2 污秽绝缘子串的等值盐密与操作波 电压的关系
污秽绝缘子和绝缘子串在操作波冲击电压下 ,同 工频交流电压的规律类似 ,随着污秽等值盐密的增 加 ,操作波污耐压的污闪电压逐渐降低 。污秽绝缘的 等值盐密与操作波冲击电压间的规律研究 ,除日本 外 ,其他国家还不多 。中国在这方面的研究结果也很 少 。据估计 ,是由于大多数的电力工作者认为 ,绝缘 水平主要受正常工作电压下的泄漏距离 (污耐压) 控 制的原因 。同时 ,还有人认为污秽程度对操作波冲击 的污闪电压和污耐压的影响较小 ,无需进行研究试 验 。实际上并非如此 ,比如日本的普通型 21 t 绝缘
1 日本 84t , + 180/ 2400 ,普通型 2 日本 84t , + 180/ 2400 ,普通型 3 日本 54t , + 180/ 2400 ,普通型 4 日本 54t , + 180/ 2400 ,普通型 5 日本 42t , + 180/ 2400 ,普通型 6 日本 42t , + 180/ 2400 ,普通型 7 日本 32t , + 180/ 2400 ,普通型 8 日本 21t , + 180/ 2400 ,普通型 9 日本 21t , + 180/ 2400 ,普通型 10 日本 33t , + 180/ 2400 ,普通型 11 日本 21t , + 180/ 2400 ,普通型 图 3 绝缘串的等值盐密和操作波冲击污耐压的关系
1611 3413
操作冲击污闪电压 交流污闪电压 (幅值)
范 围
平 均
2103～1196 1176～1138 1194～1154 1165～1139
119 1162 1178 1164
2197～1165 2126～2103
2108 1194
1194～1152 1173～1157
1195 1163
(峰值) 相比的倍数 。从它们的倍数平均值看 ,在同等 盐密下 ,同类型绝缘子 2 片串的倍数略高于 4 片串 。 从这点可以推测出 ,闪络电压略呈非线性关系 。日本 生产的绝缘子质量较高 ,抗污能力强 ,42 t 特高压绝 缘子在等值盐密的 013 mg/ cm2 的情况下 ,工频交流 闪络电压与操作波冲击闪络电压之比为 1187 倍 ,与 重庆大学试验的结果相比 ,相差不大 。
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见 ,未加工频交流电压时 ,负极性操作波闪络电压 ,只 有波头较短的情况下才较高 。波头为 200 μs 时 ,高 于正级性的闪络电压约 15 %。波头达 700 μs 左右 , 闪络电压趋于一定值 。正极性操作波闪络电压 ,同一 般规律一样 ,低于负极性操作波 ,而且是一水平线 。
图 2 为操作波波长与闪络电压的关系 。图中曲 线说明 ,未预加工频交流电压时 ,正负极性的操作波 闪络电压与波头长度间的规律相同 。没有“U”形曲 线的趋势 。特别是正级性操作波闪络特性 ,同前面波 头与闪络电压规律一样 ,也是一条水平线 。说明雷电 波长的冲击闪络电压或工频闪络电压也不会增加和 降低 。当然 ,这也使人难以相信 ,如前所述 ,也需要进 一步研究试验去验证 。预加交流电压的情况 ,操作波 长与闪络电压的规律 ,无论是正级性或负极性操作波 特性都呈“U”形曲线 。图 2 中的曲线还说明 ,无论是 否预加工频交流电压 ,都是负极性操作波闪络电高压 于正级性 。未加工频交流电压时 ,波长越短 ,正负极 性操作波闪络电压间的差值越大 。波长为 2 000 μs 时 ,正极性比负极性相差 13 %。6 000 μs 以后的波 长 ,闪络电压间的差值趋于一定值为 412 %。预加交 流电压时 ,操作波越短 ,正负极性闪络电压间差距值 也越大 。波长为 2 000μs 时 ,相差约 1215 % ,而波长 在4 000μs 以后 ,波长越长正负极性闪络电压差值也 越大 。5 000μs 波长时 ,为 1016 %。最小差值的波长 约为 3 7000μs ,差值约 4165 %。
4418～5416 8418～9914 7717～8112
5117 8615 7915
1017～2315 2616～3416
1715 3115
2 X - 415
(半导体轴) 4
013 013 0156
4012～4712 7211～9415 6213～7910
Βιβλιοθήκη Baidu
4415 7910 7110
1417～2210 2915～4216
1 操作波冲击电压的波形和极性对污 秽绝缘闪络特性的影响
1 不预加交流电压 ; 2 预先加交流电压 图 1 操作波波头长度与冲击闪络电压的关系 (波长 3 000μs)
操作波冲击电压的波形及极性 ,对空气间隙和清
洁绝缘子的闪络电压特性有较大的影响 。而操作波 的波形和极性对污秽绝缘子串的冲击闪络电压也应 有影响 。当然 ,其影响程度会有一定的差别 。 图 1 和图 2 的曲线 ,是用 5 个 146 ×254 盘式绝 缘子组成的绝缘串及绝缘串表面污秽层的电导率为 20μs/ cm 的情况下试验的结果 。
参考文献
1 顾乐观 1 孙才新 1 电力系统的污秽绝缘 1 重庆大学出版 社 ,1990 年 5 月 1
2 高压试验技术 (译文集) ,日本试验电压标准特别委员会绝 缘试验分会 1“操作波试验研究”1 机械工业出版社 ,1974 年5月1
3 高压架空线和发变电所电瓷外绝缘污秽分级标准 ,水利电 力部文件 (83) 水电字第 23 号 。
果列于表 1 中 。试验品采用中国生产的 X2415 、XFP2
6 和 X2415 (半导体釉) 等型式绝缘子 。试验时 ,2 片
绝缘子预加交流电压 1217 kV ,4 片绝缘子预加交流 电压 2514 kV 。操作为正极性 250/ 2 500μs。表中最
后一项为操作波冲击闪络电压与工频交流闪络电压
1 未加交流电压 (波头 250μs) ; 2 预先加交流电压 (波头 350μs)
图 2 操作波波长与闪络电压的关系
操作波波头对闪络电压的影响 ,在一定长度下的 空气间隙和清洁绝缘子串 ,是众所周知的 。当空气间 隙和清洁绝缘子串的长度一定的情况下 ,其操作的长 度与闪络电压的特性 ,呈“U”形曲线关系 。从图 1 中 可以发现 ,未预加工频电压的正负极性操作波闪络电 压与波头长度的关系 ,均未出现“U”形曲线趋势 ,特 别是正极性操作波闪络电压为一水平线 。也就是说 正极性操作波头长度 ,相当于雷电冲击波的波头长度 时 ,也不会改变 ,这是值得怀疑的 。需要进一步试验 验证和进行理论分析后 ,阐明原因 。预加工频交流电 压后 ,操作波波头与闪络电压的关系 ,只有负极性闪 络电压的规律为“U”形曲线 ,而正极性闪络电压 ,则 是由高至低 ,而趋近于一定值 。从图 1 中还可以看
如前所述 ,中国同一些国家一样 ,对国产绝缘子 的操作波冲击特性研究很少 ,今后应加强这方面的工 作。
《四川电力技术》
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3 操作波冲击电压下的长污秽绝缘串 的闪络和污耐压特性
图 4 污秽绝缘子片数与操作冲击 50 %闪络电压间的关系 。
污秽绝缘子的操作波冲击特性 ,与是否预加工频 交流电压有关 。图 4 为 146 ×254 标准型绝缘子 ,在 正级性 350/ 3 500μs 的操作波冲击电压下 ,污秽电导 率为 20μs/ cm2 时的试验结果 。绝缘子在 9 片左右 开始呈现非线状态 ,20 片以后呈现趋于饱和 。从这 一情况看 ,该绝缘子的质量较低 ,在操作波电压下 ,抗 污能力不强 。
缘串 ,在日本电力中央研究所和日本
试验的结
果 。其结果表明 ,在同一污秽等值盐密下 ,绝缘子串
长与操作波污耐压成线性关系 。从这一规律出发 ,完
全可以根据图 3 中操作波冲击污耐压与等值盐密的
关系特性曲线 ,求得满足操作下要求的绝缘子中长度
或片数 。
中国在进行污秽绝缘串操作波冲击试验方面很
少 ,资料不多 。重庆大学曾作过一些试验研究 ,其结
4 西安高压电器研究所 ,外绝缘操作过电压试验 1 西安高压 电器研究所 ,1973 年 3 月 1 (收稿日期 :1999 - 11 - 10) )
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图 5 悬垂绝缘子串及防污绝缘子串操作波污秽电压特性 (正极性) 图 6 日本特高压高强度污秽绝缘子串与操作波冲击耐压的关系 。
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2000 年第 3 期
绝缘子型式
片数
附盐密度 (mg/ cm2
表1
操作冲击污闪电压 ( kV)
范 围
平 均
交流污闪电压 (kV 有效值)
范 围
平 均