雾中输电线路绝缘子交流放电特性及闪络过程研究

摘要

随着我国经济的迅速发展,大气环境不断恶化,近些年来国内各地不断出现的大雾天气,严重威胁到电力系统的安全稳定运行,雾的物理化学特征及雾的状态等对输电线路绝缘子雾闪放电特性及闪络过程有着重要的影响。目前,国内外研究学者对其研究相对较少。基于以往的研究成果及存在的问题,采用试验研究和理论分析相结合的方式,首先在重庆大学湖南省怀化市雪峰山自然覆冰试验站对自然雾的物理化学特征进行了测量分析;然后研究了雾中绝缘子表面湿润受潮过程及其影响因素,最后选取典型的XP-160和LXY4-160悬式绝缘子为试验研究对象,研究雾中绝缘子交流放电特性。
　　本研究主要内容包括：
　　⑴自然雾中绝缘子表面湿润受潮包括水分子冷凝过程和绝缘子表面雾水水滴碰撞过程。水分子冷凝过程是亚稳态的过饱和水蒸汽自发转变为稳态的液态水或晶体的过程;通过建模仿真分析了绝缘子表面的水滴碰撞特性,分析了风速和水滴直径对水滴碰撞系数的影响,得出水滴碰撞系数随风速和水滴直径的增大而增大。蒸汽雾中,绝缘子表面湿润过程主要是冷凝作用;超声波冷雾中,绝缘子表面湿润过程主要受到雾水水滴碰撞绝缘子表面的影响。
　　⑵清洁绝缘子雾闪电压随着雾水电导率的增加而逐渐下降,单片清洁XP-160绝缘子雾闪电压U50与雾水电导率γ20满足幂指数形式,其中 K=134.65,a=0.158,相关系数R2>0.97。通过对计算值和试验结果的对比,两者相对误差在5％以内,因此可认为推导拟合的关系式是可行的。
　　⑶污秽绝缘子雾闪电压U50随着雾水电导率γ20的增加而逐渐下降,且具有饱和趋势。为研究雾水电导率对污秽绝缘子雾闪电压的影响特性,定义附加盐密,污秽绝缘子雾闪电压可表示为附加盐密,mg/cm2。附加盐密△与雾水电导率近似成线性关系,可表示成△= bγ20+C。通过对计算值和试验结果的对比,两者相对误差在7％以内,因此可认为该数学模型是可行的。
　　⑷雾中绝缘子交流雾闪电压随着雾水温度的升高而逐渐减小。其原因主要是温度升高,能增大溶液的溶解度,使更多的NaCl溶解;能降低溶液的粘度,使得溶液中离子运动速度的增大。⑸气流的吹弧效应对自然雾中绝缘子放电电弧的形态起主导作用,在局部电弧形成直至闪络过程中,风速为0~5m时,气流对自然雾中绝缘子放电电弧形态的影响较小,可以忽略;风速为10~15m时,气流对自然雾中绝缘子放电电弧形态的影响较大,主要表现为电弧直径的减小,放电电弧成为多分支体。