污湿环境下复合绝缘子电场分布的研究

家 学者 又 提 出 了各 种 电 场 仿 真 方 法 研 究 了雨 水 形 态、 绝缘 材料 体 电阻 率 等 各 因 素对 复合 绝 缘 子 周 围 电场 的影 响 。 文献 ［ ］ ． ８ 采用 有 限差分 法 对覆 有 均
匀 导 电层污 层 的 绝缘 子 表 面 电位 分 布 进 行 了研 究 ， 但 未考 虑 污秽 层 厚 度对 绝 缘 子 周 围 电场 的 影 响 ． 文
Ｚ ａ ｇ Ｈａ ． ｉ ｇ Ｔｉｎ Ｔｉｎ Ｗ ｅ ｈ ｎ ｉｂ ｎ ， ａ ａ ， ｎ Ｘｕ
（ ．Ｍａ ｔｎ ｎ ｅＢ ａ ｃ ｏ ｐ ｎ ｆ ｈ ｎ ｑｎ ｌｃ ｉ Ｐ ｗ ｒ ｏｐ ｒｔ ｎ １ ｉ ｅ ａ ｃ ｒｎ ｈＣ ｍ ａ ｙ ｏ Ｃ ｏ ｇ ｉｇＥ ｅ ｔ ｃ ｏ ｅ Ｃ ｒｏａｉ ， ｎ ｒ ｏ
值 变 化梯 度 为 ０—１ 一． ０ 同时 考 虑 到 大 雨 的 冲 刷 作
献 ［］ ９ 采用 有 限元 方 法 计 算 了 复合 绝 缘 子 均匀 污 秽 层 的 电位分 布 ， 并考 虑 了污秽 层 的厚度 ， 未研 究 不 但
均 匀 导 电层 对 电场 的影 响 ．
用 比较明显 ， 因此在雨滴仿真 中设 置的污层 电导率
分 别 如 图 ２ ｂ 、 Ｃ 所示 ． （ ）（ ） 绝 缘子 表 面 污 秽 物 质 的 电 导 率 ｏ 与 污 秽 层 厚 ｒ
度 ｈ的乘 积可 视 为单 个 独 立 参 数 ， 层 的几 何 厚 度 污
可 转化 为 电气 参 数 ， 参 数 即为 Ｉ Ｃ ６ ５ ７ 中所 定 该 Ｅ ００ 义 的污层 电导 率 Ｋ 绝 缘 子 表 面 形 成 均 匀 水 层 时 不 ． 会 导致 子表 面 污层 流失 ， 根据 绝缘 子积 污不 同 ， 仿 在 真 计算 中设 置 污层 在雨 水层 润湿 后 的污层 电导率 Ｋ
将 我国西南 地 区赋 存 的大量 水 电资源 输送 至 电 力负 荷严重 的东 部地 区 ， 高压输 电线路 必将 经过气 超
痪 ． 复合 绝缘 子 具有 防 污 闪性 能 好 、 便 、 于维 轻 便
护等诸多优点， 在很多方面都优于并且取代瓷和玻璃
绝缘子 ， 因而复合 绝 缘 子在 污湿 地 区尤其 是 在 大雾 、
第２ ９卷 第 ２期
２１ ０ ２年 ６月
广 东 工业大 学 学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＧｕ ｎ ｄ ｎ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ａ ｇ ｏ ｇＵｎｖ ｒｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
Ｖｏ ＿ ９ Ｎｏ． ｌ２ ２
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ｄ ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ — １２ ２ １ ．２ ｏ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ．０ ７ ７６ ．０ ２ ０ ． ｌ ｓ １
ａ ｐ ｉ ｄ ｔ ａ ｃ ｌ ｔ ｅ ｐ ｔｎ ｉｌ ｎ ｅｄ ｄ ｓ ｂ ｔ ｎ ｆ ｒ１ ０ ｋ ｎ ｅ ｏｌ ｔ ｄ ａ ｄ ｗｅ ｏ ｄ ｔ ｎ ．Ｔ ｅ ｐ ｌ ｏ ｃ ｌｕ ａ ｅ ｔ ｏ ｅ ｔ ｄ ｆ ｌ ｉ ｒ ｕ ｉ Ｖ ｕ ｄ ｒｐ ｌ ｅ ｎ ｔ ｎ ｉ ｏ ｓ ｈ ｅ ｈ ａ ａ ｉ ｔ ｉ ｏ ｏ １ ｕ ｃ ｉ
摘要 ： 研究污秽潮湿状 态下复合绝 缘子表面电场特性可有效地 提高复合绝 缘子运行 的可靠性 ． 综合考 虑 了复 合绝
缘 子 的污 秽 层 厚度 以及 均 匀 性 ， Ｃ ｍ ｏ Ｍｕｔ ｈｓ ｓ 件 环 境 中 建 立 了 １０ｋ 线 路 复 合 绝 缘 子 的 二 维 电场 仿 真 在 ｏ ｓｌ ｌｐ ｙｉ 软 ｉ ｃ １ Ｖ
收 稿 日期 ： ０ １１ —０ ２ １ —０２
ຫໍສະໝຸດ Baidu
基金项 目： 教育部 高等学 校博士点专项科研基金资助项 目（０ ９ １ １２ ０ ９ ；国家电网公司科技项 目（ ２ ０ ０９ １０ １ ） 渝电 Ｋ （ ０ ０ ４ ９ Ｊ２ １ ）１） 作 者简 介 ： 张海 兵（ ９ ３ ）男 ， １８ 一 ， 工程师 ， 硕士研究生 ， 主要研究 方向为高压输电线路带电作业．
（ ）二维模 型 （ ）均 匀水 层模 型 （ ）水滴 模型 ａ ｂ Ｃ
值较 小 ， 为 １ Ｓ 仅 ０ ．
本 文拟 综合 考虑 复合 绝缘 子 的污 秽层 厚度 以及
均 匀性 ， Ｃ ｍ ｏ Ｍｕｔ ｈ ｓ ｓ软 件 环 境 中建 立 了 在 ｏ ｓｌ ｌｐ ｙｉ ｉ ｃ
１０ｋ １ Ｖ线 路复 合绝 缘子 的二 维 电场仿 真 模 型 ， 用 采 有 限元 法计 算 复合绝 缘 子在不 同污湿状 态 下 的 电位
Ｃ ｏｇ ｉ ｎｖｒ ｔ，Ｃ ｏｇ ｉｇ ０ ０ ０ Ｃ ｉａ ｈｎｑｎ Ｕ ｉ ｓｙ ｈｎｑｎ ０ ３ ， ｈ ） ｇ ｅｉ ４ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｅｌｃ ｒｃ ｆｅｄ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓｏ ｏ ｏ ｉｅ ｉ ｕ ａ ｏ ｓｕ ｅ ｌｕ ｅ ｎ ｔｃ ｎｄ ｔ ｎ ａ ｆ ｔａ ｔ ｅ ｔ ． ｌ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔｃ ｆｃ ｍｐ ｓｔ ｎｓ ｌ ｔｒ ｎｄ ｒｐｏｌ ｔ ｄ ａ ｄ ｗｅ ｏ ｉｉ ｓ ｃ ｎ ｅ － ｉ ｉ ｉ ｏ ｆ ｃｉｅｙ ｒ ｄ ｃ ｈ ｉｋ ｏ ｏ ｅ ｔ ｌ ｅ ｕ ｅｔ ｅ ｒｓ ｆｃ ｍｐｏ ｉｅ ｉｓ ｌ ｔｒｆａ ｈ ｖ ｒ ｈｅ ｓ ｒａ ｅｔ ｉｋ ｅ ｓａ ｄ ｕ ｉｏ ｍｉｙ ｏ ｏ ｏ — ｖ ｓｔ ｎ ｕ ａ ｏ ｓ ｏ ｅ ．Ｔ ｕ ｆｃ ｈｃ ｎ ｓ ｎ ｎ ｆ ｒ ｔ ｆｅ ｍｐ ｓ ｌ ｉｅ ｉ ｓ ｌｔ ｒ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈｅ ｔ ｎ ｕ ａｏ ｓｗｅ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｄ．ａ ｄ ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｎ ｈ ｉ ｌ ｔ ｍｏ ｅ ｏ ｗｏ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｅｅ ｔ ｃ ｆｅｄｓ ｏ ０ Ｖ ｏ ｄ ｌ ｆｒ ｔ ． ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｌ ｃｒ ｌ ｆ １ ｋ ｉ ｉ １ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｕ ａｏ ｓｗａ ｓａ ｌｓ ｅ ｉ ｈ ｏｔ ｒ ｍｓ ｌＭｕ ｔｐ ｙ ｉ ｓ ｏ ｏ ｉ ｉ ｓ ｌｔ ｒ ｓｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ ｖ ａ ｔ ｅ ｓ ｆｗａｅ Ｃｏ ｏ ｌｉ ｈ ｓｃ ．Ｔｈ ｎｔ ｌｍｅ ｔｍｅｈｏ ｓ ｅ ｅ ｆ ｉ ｅ ｅ ｎ ｔ ｄ ｗａ ｉ ｅ
毛毛雨环境 下 的适用性 问题成 为了研究热 点．
候较 为湿润 的云贵川渝 等地 区． 这些地 区 的输 电线 路
面 临一个严重 问题 ： 湿润 的大气环 境 易导致绝 缘子 串
的绝 缘性能 下降 ， 甚至发 生绝缘 闪络使 得输 电线路 瘫
目前 国内外专 家学 者大 多基 于人 工 和 自然 污 闪
第 ２期
张海兵 ， ：污湿 环境 下复合绝缘子 电场分布 的研 究 等
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试验 的方法 ， 研究 复合 绝 缘子 闪络 电压 与湿 度 、 秽 污 度 等 因素 间的关 系 引． 了进一 步深 入分 析 复合 绝 为
缘 子在 潮湿 环境 下 运 行 时 的 电场 分 布 特 性 ， 多 专 诸
关键 词 ： 污湿环境 ； 复合绝缘子 ； 污层电导率 ； 电场强度 ； 电位分布
中 图 分 类 号 ： Ｍ８２ Ｔ ５ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０７７ ６ （０ ２ ０ —０ ８０ １０ －１２ ２ １ ）２０ ５ —５
Ａ ｕｄ ｆＥｌ ｃｒｃ Ｆｉｌ ｏ ｎｄ Ｃｏ ｐｏ ｉｅ Ｉ ｕｌｔ ｒ ｎｄｅ Ｓｔ ｙ ｏ ｅ ｔｉ ｅｄｓＡｒ ｕ ｍ ｓｔ ｎｓ ａ ｏ ｓｕ ｒ Ｐｏｌ ｅ ｎ ｅ ｎ ｉｉｎｓ ｌｕｔｄ ａ ｄ Ｗ ｔＣｏ ｄ ｔｏ
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和 电场分 布．
１ 污湿 复 合绝 缘 子 的 有 限 元 模 型
１ １ 模 型 的建 立 ．
从工程实际近似角度出发 ， 忽略杆塔 、 导线等对
绝 缘 子 电 场 和 电位 分 布 的影 响 ， 电 场 仿 真 软 件 在
Ｃ ｍｓｌ ｈｐ ｙｉｓ ｏ ｏ Ｍｕ ｉｈ ｓ 中建立复合绝 缘子 的简化 二维轴 ｃ
模型， 采用有 限元法计算 了复合绝缘 子在 不同污湿状态下的电位和电场分布． 研究结 果表 明 ， 当复合 绝缘子表 面形 成均匀水膜 润湿污秽层后 ， 对绝缘子 电场 分布的影 响程 度与污层电导率有关 ， 当污层 电导率增 大到 １ ｓ后 ， ０ 复合 绝缘 子高压端附近伞群承受 的电场强度 明显增强 ； 当复合绝缘子表面有水滴滴落时 ， 水滴周围的电场急剧增强．
污 湿 环 境 下 复 合 绝 缘 子 电场 分 布 的 研 究
张 海 兵 田 ， 甜 文 ， 旭
（． １ 重庆市 电力公 司检修分公 司 ， 重庆 ４ １５ ２ 重庆电力设计院 ， ０ ５４；． 重庆 ４ １２ ； ０ １１
３ 重庆大学 输配 电装备及 系统安全 与新技术 国家重点 实验 室 ， ． 重庆 ４ ０ ３ ） ０ ００
Ｃｈ ｇ ｉ ｏｎ ｑｎｇ４０１ ５ ，Ｃｈ ｎａ；２． Ｃｈ ｇ ｎｇ Ｅｌｃ ｒｃ Ｐｏ ｒＤｅ ｉ ｎ Ｉ ｔｔｔ ５４ ｉ ｏｎ ｑｉ ｅ ｔｉ ｗｅ ｓｇ ｎｓｉｕ ｅ，Ｃｈ ｎｇ ｎｇ４ ２１，Ｃｈ ｎ ｏ ｑｉ ０１ １ ｉ ａ；
３ Ｓａ ｅ Ｋｅ ａ ｏ ａｏｙ ｏ ｏ ｅ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｕ ｐ ｎ ． ｔｔ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔｒ ｆＰ ｗ ｒＴ ａ ｓ ｓ ｉｎ Ｅｑ ｉ ｍｅ ｔ＆ Ｓ ｓｅ Ｓ ｃ ｒ ｙ ａ ｄ Ｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｙ ｔ ｍ ｅ ｕ ｉ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ． ｔ