污秽成分对LXY4—160绝缘子串交流闪络特性的影响

The compositions of pollution on insulator are various, and the di versity of the
composition has an effect on the flashover voltage of the insulator. In this paper a 7 -unit standard LXY 4 — 160 glass insulator string is taken as the research subject and its AC flashover characteristics with different compositions of contamination is studied. By combining the test data of the surface pollution layer conductivity and leakage current the effect of the compositions of pollution on the AC flashover characteristics of the insulator string is analyzed. The result shows that the cha nge of soluble or non-soluble compositions will affect the flashover voltage. The flashover voltage of the insulator string grows with the decrease of NaCl content and the increase of CaSO 4 content. Moreover, the flashover voltage also changes along with the change of SiO 2 , Al 2 O3 and Fe 2O 3 contents. The variation of the surface pollution layer conductivity and leakage current does exist under different compositions of contamination, and it will affect both the occurring and developing process of partial arc , leading to the change of flashover voltage finally. It is unreasonable to describe the pollution level only using ESDD(equivalent salt deposit density) in natural pollution research. The research results will be of certain values for references to outdoor insulation design and selection.
图1 Fig.1
绝缘子具体外形结构
Structure of LXY 4— 160 insulator
2.2
试验装置 试验是在重庆大学大型多功能人工气候室进行
的，其内径 7.8m，净空高 11.6m，能够模拟雾、降 雨、 覆冰和高海拔等多种复杂气候环境， 配套有 1.5t 专用锅炉，为其提供蒸汽雾进行污秽试验。试验工 频电源由 500kV/2 000kVA 交流无晕污秽试验变压 器提供，最大短路电流为 75A，满足污秽试验对电 源的要求 [13,14]，试验原理接线如图 2 所示。 2.3 试验方法 参照相关标准，试验过程中具体步骤如下： （ 1 ）试品的预处理：首先使用磷酸三钠溶液仔 细清洗绝缘子各个部位，除去所有的污物和油脂痕 迹，然后再用自来水彻底清洗，然后晾干。
重庆 400044
（ 1. 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 2. 湖北省荆门市电力局 摘要 荆门 448000 ）
自然条件下绝缘子表面的积污成分呈多样性，而污秽成分差异对绝缘子污闪电压有影
响。本文以 7 片 LXY4 — 160 标准玻璃绝缘子串为研究对象，试验研究其在不同污秽成分下的交流 闪络特性，结合不同污秽成分下绝缘子表面污层电导率和泄漏电流的测量结果，分析了污秽成分 对绝缘子串交流闪络特性的影响，研究结果表明：改变污秽成分中可溶性物质和不溶性物质的比 例，均对污闪电压有影响；对于可溶性物质，绝缘子的污闪电压随着 NaCl 比例减小、CaSO 4 比例 增加而升高；对于不溶性物质，绝缘子的污闪电压随着 SiO 2、Al 2O 3 和 Fe2 O3 混合物比例变化而产 生相应的改变；不同污秽成分下绝缘子表面污层电导率和泄漏电流存在差异，影响局部电弧的产 生和发展过程，最终导致绝缘子污闪电压存在差异；自然积污研究中仅利用等值盐密无法表征自 然积污程度。研究结果对输电线路外绝缘设计和选择具有一定的参考价值。 关键词： 绝缘子 附盐密度 污秽成分 闪络电压 污液电导率 泄漏电流 中图分类号： TM852
2014 年 4 月 第 29 卷第 4 期
电 工 技 术 学 报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
Vol.29 Apr.
No. 4 2014
污秽成分对 LXY4— 160 绝缘子串 交流闪络特性的影响
张志劲 1 张东东
1
刘小欢 2
蒋兴良
1
胡建林 1
；
对于自然污秽中的不溶物成分， 主要有 SiO 2、 Fe 2O 3、 CuO 、 Al 2 O 3 、 Pb 和 CaO等，且其中 SiO 2 含量较大， Fe 2 O3 和 Al2 O 3次之，且两者含量相当
[12]
。
目前，实验室普遍使用人工污秽试验法对绝缘 子的闪络特性进行研究，其中可溶物主要采用 NaCl 来模拟，不溶物则主要采用硅藻土或高岭土来模拟， 而并未考虑自然污秽所包含的成分的复杂性对污闪 电压带来的影响。因此，有必要对不同污秽成分对 绝缘子污闪特性的影响进行更深入的研究。
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电 工 技 术 学 报
2014 年 4 月

Uf
Ni
i 1
N
U
（ 1）
N 2 U U f / N 1 i i 1 % 100% Uf

（ 2）
图2
试验接线原理示意图
B — 调压器； T— 变压器； R0 — 保护电阻； H— 高压穿墙套管； S — 试品； E— 人工气候实验室； F— 电容分压器； C — 泄漏电流检测装置
1
引言
绝缘子污秽闪络事故威胁电力系统安全稳定运
行并引起较大经济损失。鉴于污闪的危害，国内外 学者进行了广泛的研究，我国电网的防污闪工作也 取得了较大进展。然而污闪事故仍时有发生，对绝 缘子污闪的研究仍需深入进行 。 不同地区的污秽成分有很大差异。国内的清华 大学、中国电科院、东北电力试验研究院等单位通 过对自然污秽点取样并进行污秽化学成分分析的研 究表明 [2-4]： 沿海、 内地的污物中均含有 NaCl、 CaSO 4 及其他成分， NaCl 所占百分比一般在 10%～ 30%， CaSO 4 所占的百分比则可达 20% ～ 60%。 G.Ramos N. 等通过对前苏联 7 个地区的污秽进行化学成分分析 表明，不同地区的污秽化学成分及其所占比例是有 所不同的， NaCl 所占百分比一般在 2.1%～ 50.8% ， CaSO 4 所占的百分比则可达 5.4% ～ 82.7% ，其余成 分如 Ca(NO 3)2 、 CaCl 2、 Mg(NO3 )2 等也占有少量比 例 。 污秽成分的差异必然会对绝缘子的污闪电压造 成影响。 为此， 文献 [6-10]进行了不同化学成分下的 绝缘子污秽闪络特性试验研究，试验结果表明：灰 密的大小对绝缘子污秽闪络有影响，当灰密达 1 ～ 2mg/cm2 ，绝缘子的污闪或耐受电压将达到最低值； 不同盐类污秽下的绝缘子的污闪或耐受电压有所不 同，一价盐如 NaCl 对绝缘子污闪特性的影响要大 一些。 同时也有研究表明：对于自然污秽中的可溶物 成分，对绝缘子污闪耐受电压影响较大的是 NaCl和 CaSO 4 两种盐类，且实际线路上绝缘子自然积污的 主要导电物质是 CaSO4， NaCl 所占比例并不大
国家重点基础研究发展计划 (973 计划 ) 资助项目 (2009CB724503) 。 收稿日期 2013-05-28 改稿日期 2013-06-26
第 29 卷第 4 期
张志劲 等
污秽成分对 LXY4— 160 绝缘子串交流闪络特性的影响
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Keywords ： Insulator, salt deposit density(SDD), pollution composition, flashover voltage, conductivity of polluted liquid, leakage current 本文在重庆大学多功能人工气候实验室，以 7 片 LXY 4— 160 绝缘子串为研究对象， 分别进行了以 NaCl 和 CaSO4 为可溶性物质（可溶性物质密度： Soluble Contaminant Density ， SCD ） ， 硅藻土和 SiO 2、 Fe 2 O3 和 Al 2 O3 的混合物为不溶性物质 （ Non-Soluble Salt Deposit Density， NSDD ）下的交流污闪试验， 得到了不同盐密下 LXY4 — 160 绝缘子的交流闪络 特性，分析了污秽成分对其污闪电压影响的原因， 研究结果对进一步揭示绝缘子放电特性和外绝缘选 择具有重要参考意义。
Effect of Pollution Compositions on the AC Flashover Performance of LXY4— 160 Suspension Glass Insulator String