悬式绝缘子产生局部电弧后剩余污层电阻的物理数学模型研究

摘要

在污闪、湿闪、冰闪、雷闪、操作闪络等几种闪络中，对电力系统危害最大的是污闪。很多学者都对污闪模型进行了研究，都试图用局部电弧和剩余污层电阻串联的模型分析绝缘子污闪的临界条件，这也就不可避免的要用到剩余污层电阻的值。而目前主要是用简单的圆盘模型、矩形或椭圆型平板等来等效绝缘子，研究剩余污层电阻，这与实际情况有较大差别。因此，研究绝缘子剩余污层电阻的阻值、解析式以及影响因素对输电线路绝缘子的选择以及实际运行线路中绝缘子污闪的预测具有重要的学术意义和工程价值。
　　 本文选取了三种玻璃绝缘子：普通型LXY-160、钟罩型FC-16P和空气动力型FC-160D为研究对象，系统介绍了如何得到其按爬电距离展开的平板模型：即绝缘子的沿面泄漏距离对应于平板模型的长，沿绝缘子泄漏距离各点的圆周长对应平板模型相应点的宽度。以此模型为基础，忽略局部电弧的一些随机性状态，本文统一认为：导致污闪的局部电弧都是从平板模型两端同时起弧并逐渐相向发展，发展到临界长度时两端同时存在电弧，修正了平板污闪计算模型。并编程求解了三个平板模型的临界电弧长度、临界泄漏电流和临界闪络电压。为了修正计算结果，本文还尝试引入飘弧系数k。
　　 本文还制作了该绝缘子的平板模型进行人工污秽试验，摄取其污闪过程，推导了临界电弧在不同位置时剩余污层的形状系数，并利用拍摄的污闪过程研究计算临闪时的剩余污层电阻。同时利用试验得到的临闪电流与50％污闪电压计算出剩余污层电阻，并与之前计算的电阻值进行比较与验证。
　　 对复合绝缘子，本文采用矩形硅橡胶板来研究其剩余污层电阻。本文测量了不同憎水性等级的试品污闪后的水带宽度与厚度，并计算了水带的电阻。同时也利用试验数据对水带电阻进行了验证。
　　 通过理论计算和试验研究，论文得到以下结论：
　　 模型计算表明：均匀污秽下的临界电弧长度与盐密几乎没有关系，三个平板模型的临界电弧长度与总的泄漏距离之比均约为0.54。同一均匀度下，随着平均SDD的增加，剩余污层电阻逐渐减小。同一平均SDD下，随着污秽不均匀度的增加，剩余污层电阻逐渐增大。
　　 根据污闪试验：随着污秽不均匀度的增加，平板模型的总临界弧长逐渐减小，临界弧长与泄漏距离的比值大致从0.55减小到0.41；但重污区的临界弧长是逐渐增加的。对剩余污层电阻按污秽不均匀度T/B进行修正，有非常良好的拟合度。
　　 利用试验数据得到的剩余污层电阻进行验证，吻合度较好，本文对玻璃绝缘子剩余污层电阻的研究是可行的。
　　 复合绝缘子水带宽度随着憎水性等级的下降逐渐增大，当下降到HC5级时，水带宽度大幅增加；水带厚度随着憎水性等级的下降逐渐减小。水带电阻随电导率的增加和憎水性的下降逐渐减小。尤其是憎水性下降到HC5级时，水带电阻减小幅度非常大。
　　 通过测量外施电压与泄漏电流测得的水带电阻与通过测量水带宽度、厚度计算得到的水带电阻之间，在数值上存在一定的差别。本文的水带电阻值在一定程度上反映了真实情况。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 污闪过程与绝缘子平板污闪模型

3 剩余污层电阻模型计算与分析

4 试验装置与电阻模型验证

5 结 论

致 谢

参 考 文 献

附 录