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合成绝缘子以其独特的性能与价格优势,打破了瓷绝缘子在高压外绝缘领域近百年的统治地位,在各国电力系统中得到了广泛的应用。与瓷绝缘子相比,合成绝缘子特别是硅橡胶合成绝缘子在耐污性能上的优势显得尤为突出,因此在我国被大量应用于污秽地区。使用硅橡胶合成绝缘子是目前解决外绝缘污闪问题最为有效的方法之一。在合成绝缘子使用量越来越大的背景下,对其外绝缘性能的研究有着重要的意义。
2004年3月,南通地区连续几天大雾,华能南通电厂升压站瓷质绝缘子外绝缘在夜间可以看到明显的沿面放电,几乎达到污闪临界状态。4 月,钢化玻璃绝缘子经十几年运行,也出现了爆裂。该厂外绝缘很有必要进行改进。为了对比合成绝缘子与瓷和钢化玻璃绝缘子的优劣,也有必要对其性能进行研究。
本文用污闪的数学模型分析了影响合成绝缘子耐污性能的各种因素。结果表明,合成绝缘子的污闪电压水平由表面的憎水性状况与污秽度共同决定,两者中任何一个都不能全面的反映合成绝缘子的污闪特性。人工污秽试验是绝缘子耐污性能评估以及污闪机理研究的重要手段。本文对污秽试验中模拟运行绝缘子的不同憎水性状况、污秽状况以及受潮湿润过程等几个关键问题进行了深入的研究,制定出了合成绝缘子的人工污秽试验方法。进而通过大量的人工污秽试验研究了憎水性、污秽度以及形状参数对合成绝缘子污闪电压的影响。
试验结果与理论分析一致。污闪电压(U<,f>)与憎水性 (以HC值表示)、污秽度(以ESDD表示)之间存在着确定的关系。污闪电压随憎水性的增强而增大,随污秽度的增加而减小。即使在憎水性很强的情况下,U<,f>随 ESDD 变化的关系依然成立。确定了合成绝缘子的HC值与ESDD值后,参考该绝缘子已有的U<,f>~(HC、ESDD)关系曲线,即可预测污闪电压的值。形状系数对绝缘子的耐污特性也有重要的影响,污闪梯度随绝缘子等效直径D<,e>的增大而降低。即使是在憎水性完全丧失的极端情况下,合成绝缘子由于等效直径小的原因,污闪电压仍然比瓷绝缘子高出20%左右。
从憎水性与污秽度共同决定合成绝缘子污闪电压的观点出发,本文提出了合成绝缘子外绝缘性能现场评估的方法。拟通过HC值与ESDD的定期测量,预测污闪电压期望值与可能发生污闪的概率,为输变电设备的运行维护提供依据。
当合成绝缘子的污闪电压水平降至接近于系统的最高运行电压或者已经处于临界状态时,应该采取什么相应的措施是运行企业必须考虑的问题。本文对合成绝缘子的水清洗问题进行了初步的研究。