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人工氣候室模擬高海拔環(huán)境研究絕緣子的交流污閃特性
來源： http://m.siela.cn/ 類別：技術(shù)文章 更新時(shí)間：2013-04-02 閱讀次
我國地域遼闊，海拔1km以上的山地和高原占國土面積的2/3以上。隨著“西電東送、南北互供”和“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的實(shí)施，將會(huì)有更多的超/特高壓輸電線路跨越高海拔、污穢地區(qū)。海拔升高，氣壓降低，絕緣子污閃電壓降低。由污穢引起的絕緣子閃絡(luò)事故造成的損失巨大，因此國內(nèi)外對(duì)低氣壓下絕緣子污閃特性開展了大量研究，今天我們借助人工氣候室模擬高海拔環(huán)境研究絕緣子的交流污閃特性。
污閃電壓與氣壓P之間呈非線性關(guān)系，可表示為U=U0(P/昂)(為正常大氣壓0下的污閃電壓；為氣壓影響特征指數(shù)。在常壓及氣壓為68kPa的海拔下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)懸式絕緣子串和耐污型懸式絕緣子串進(jìn)行交流污穢試驗(yàn)，得到前者的r/值為0.50，后者的，z值為0.60。根據(jù)在海拔為0.8km和3.2km的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)懸式絕緣子、支柱絕緣子和套管的交流污閃試驗(yàn)結(jié)果，提出絕緣子污閃電壓隨海拔升高按7％～9％/km規(guī)律降低。
人工模擬試驗(yàn)結(jié)果與自然環(huán)境的試驗(yàn)結(jié)果是否具有等價(jià)性以及人工模擬試驗(yàn)結(jié)果是否能直接指導(dǎo)工程應(yīng)用等問題均是外絕緣設(shè)計(jì)和廣大研究人員非常關(guān)心的問題。但迄今為止，國內(nèi)外在高海拔現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)污穢試驗(yàn)及高海拔現(xiàn)場(chǎng)與人工氣候室對(duì)比等結(jié)果罕見報(bào)道。因此，本文分別在人工氣候室模擬自然環(huán)境及在青藏鐵路沿線的格爾木(海拔2820m，氣壓為(72.0+1.0)kPa)、納赤臺(tái)車站(海拔3575m，氣壓為(66.0+1.0)kPa)、望昆車站(海拔4484m，氣壓為(58.5+1.0)ld'a)3個(gè)海拔點(diǎn)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)研究，研究結(jié)果將為高海拔地區(qū)輸電線路外絕緣的選擇和設(shè)計(jì)提供參考。
將待試驗(yàn)的試品絕緣子洗凈，掛于試品架自然晾干，在染污前對(duì)復(fù)合絕緣子表面材料的憎水性進(jìn)行預(yù)處理，使得絕緣子表面附著一層很薄的親水性物質(zhì)。試品的染污。采用規(guī)程推薦的固體層法中的浸污方式，污液為氯化鈉、水、硅藻土和二氧化硅配置的混和物(硅藻~SaN氧化硅的量比為10：11。采用絕緣子浸污后直接閃絡(luò)試驗(yàn)的方法(濕污法)，即浸污后的絕緣子在傘裙邊沿不滴水且將鋼腳、鋼帽上的污穢擦掉后，懸掛于試品架上，接上電壓引線，待其平穩(wěn)后，立即采用均勻升壓法進(jìn)行閃絡(luò)試驗(yàn)，同時(shí)記錄閃絡(luò)時(shí)的環(huán)境溫度和氣壓。閃絡(luò)后使用噴壺器輕輕噴水霧到絕緣子表面使被電弧燒干的表面再次濕潤。試驗(yàn)采用均勻升壓法，每串絕緣子進(jìn)行4～5次閃絡(luò)試驗(yàn)；在同一個(gè)污穢度下，選擇3~4串絕緣子進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，取其中與平均值誤差不超過10％的所有閃絡(luò)電壓的平均值為該污穢度下絕緣子串的閃絡(luò)電壓。
為比較人工氣候室模擬試驗(yàn)結(jié)果與高海拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的差異，本文在人工氣候室對(duì)上述絕緣子采用與現(xiàn)場(chǎng)相同的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。，在人工氣候室模擬高海拔時(shí)，人工氣候培養(yǎng)箱的溫度也會(huì)發(fā)生變化。在實(shí)驗(yàn)室海拔(232m)時(shí)，其溫度為30℃，但利用真空泵抽出空氣使氣候室內(nèi)的氣壓降至71.7、65.1和57.8kPa時(shí)，氣候室內(nèi)的溫度將降至26、24和22℃左右，即氣壓每變化10kPa，氣候室環(huán)境溫度將減小2.0～3.0℃。
人工模擬高海拔低氣壓得到的絕緣子污閃電壓與鹽密、氣壓的關(guān)系與高海拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所得的規(guī)律基本一致：即隨著海拔的升高，污穢度的增加，絕緣子串的平均降低；但人工氣候培養(yǎng)箱的人工模擬條件下絕緣子值與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果有一定的差異。以3片串XP.70絕緣子為例，鹽密為0.03mg/cm且氣壓分別為71.7、65.1和57.8kPa時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的分別為29.8、28.5和26.7kV，模擬試驗(yàn)污閃電壓分別為29.5、28.8和26.5kv。
不同試驗(yàn)方法下所得的絕緣子污閃電壓有一定差異，由蒸汽霧法所得的絕緣子串污閃電壓值比濕污法所得的污閃電壓約高4％～10％，但2種試驗(yàn)方法所得的污閃電壓隨氣壓變化的規(guī)律基本一致。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)不同試驗(yàn)點(diǎn)的溫度差異較大，為使試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，建議對(duì)絕緣子污閃電壓進(jìn)行溫度校正。人工模擬高海拔試驗(yàn)結(jié)果與高海拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果之間的誤差在8％以內(nèi)，且人工模擬高海拔的低氣壓得到的絕緣子交流污閃電壓與鹽密、氣壓的關(guān)系與高海拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所得的規(guī)律基本一致。絕緣子污閃電壓的氣壓影響特征指數(shù)與絕緣子型式、鹽密等有關(guān)，交流下其值約為0.4～0.6。
污閃電壓與氣壓P之間呈非線性關(guān)系，可表示為U=U0(P/昂)(為正常大氣壓0下的污閃電壓；為氣壓影響特征指數(shù)。在常壓及氣壓為68kPa的海拔下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)懸式絕緣子串和耐污型懸式絕緣子串進(jìn)行交流污穢試驗(yàn)，得到前者的r/值為0.50，后者的，z值為0.60。根據(jù)在海拔為0.8km和3.2km的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)懸式絕緣子、支柱絕緣子和套管的交流污閃試驗(yàn)結(jié)果，提出絕緣子污閃電壓隨海拔升高按7％～9％/km規(guī)律降低。
人工模擬試驗(yàn)結(jié)果與自然環(huán)境的試驗(yàn)結(jié)果是否具有等價(jià)性以及人工模擬試驗(yàn)結(jié)果是否能直接指導(dǎo)工程應(yīng)用等問題均是外絕緣設(shè)計(jì)和廣大研究人員非常關(guān)心的問題。但迄今為止，國內(nèi)外在高海拔現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)污穢試驗(yàn)及高海拔現(xiàn)場(chǎng)與人工氣候室對(duì)比等結(jié)果罕見報(bào)道。因此，本文分別在人工氣候室模擬自然環(huán)境及在青藏鐵路沿線的格爾木(海拔2820m，氣壓為(72.0+1.0)kPa)、納赤臺(tái)車站(海拔3575m，氣壓為(66.0+1.0)kPa)、望昆車站(海拔4484m，氣壓為(58.5+1.0)ld'a)3個(gè)海拔點(diǎn)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)研究，研究結(jié)果將為高海拔地區(qū)輸電線路外絕緣的選擇和設(shè)計(jì)提供參考。
將待試驗(yàn)的試品絕緣子洗凈，掛于試品架自然晾干，在染污前對(duì)復(fù)合絕緣子表面材料的憎水性進(jìn)行預(yù)處理，使得絕緣子表面附著一層很薄的親水性物質(zhì)。試品的染污。采用規(guī)程推薦的固體層法中的浸污方式，污液為氯化鈉、水、硅藻土和二氧化硅配置的混和物(硅藻~SaN氧化硅的量比為10：11。采用絕緣子浸污后直接閃絡(luò)試驗(yàn)的方法(濕污法)，即浸污后的絕緣子在傘裙邊沿不滴水且將鋼腳、鋼帽上的污穢擦掉后，懸掛于試品架上，接上電壓引線，待其平穩(wěn)后，立即采用均勻升壓法進(jìn)行閃絡(luò)試驗(yàn)，同時(shí)記錄閃絡(luò)時(shí)的環(huán)境溫度和氣壓。閃絡(luò)后使用噴壺器輕輕噴水霧到絕緣子表面使被電弧燒干的表面再次濕潤。試驗(yàn)采用均勻升壓法，每串絕緣子進(jìn)行4～5次閃絡(luò)試驗(yàn)；在同一個(gè)污穢度下，選擇3~4串絕緣子進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，取其中與平均值誤差不超過10％的所有閃絡(luò)電壓的平均值為該污穢度下絕緣子串的閃絡(luò)電壓。
為比較人工氣候室模擬試驗(yàn)結(jié)果與高海拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的差異，本文在人工氣候室對(duì)上述絕緣子采用與現(xiàn)場(chǎng)相同的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。，在人工氣候室模擬高海拔時(shí)，人工氣候培養(yǎng)箱的溫度也會(huì)發(fā)生變化。在實(shí)驗(yàn)室海拔(232m)時(shí)，其溫度為30℃，但利用真空泵抽出空氣使氣候室內(nèi)的氣壓降至71.7、65.1和57.8kPa時(shí)，氣候室內(nèi)的溫度將降至26、24和22℃左右，即氣壓每變化10kPa，氣候室環(huán)境溫度將減小2.0～3.0℃。
人工模擬高海拔低氣壓得到的絕緣子污閃電壓與鹽密、氣壓的關(guān)系與高海拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所得的規(guī)律基本一致：即隨著海拔的升高，污穢度的增加，絕緣子串的平均降低；但人工氣候培養(yǎng)箱的人工模擬條件下絕緣子值與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果有一定的差異。以3片串XP.70絕緣子為例，鹽密為0.03mg/cm且氣壓分別為71.7、65.1和57.8kPa時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的分別為29.8、28.5和26.7kV，模擬試驗(yàn)污閃電壓分別為29.5、28.8和26.5kv。
不同試驗(yàn)方法下所得的絕緣子污閃電壓有一定差異，由蒸汽霧法所得的絕緣子串污閃電壓值比濕污法所得的污閃電壓約高4％～10％，但2種試驗(yàn)方法所得的污閃電壓隨氣壓變化的規(guī)律基本一致。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)不同試驗(yàn)點(diǎn)的溫度差異較大，為使試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，建議對(duì)絕緣子污閃電壓進(jìn)行溫度校正。人工模擬高海拔試驗(yàn)結(jié)果與高海拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果之間的誤差在8％以內(nèi)，且人工模擬高海拔的低氣壓得到的絕緣子交流污閃電壓與鹽密、氣壓的關(guān)系與高海拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所得的規(guī)律基本一致。絕緣子污閃電壓的氣壓影響特征指數(shù)與絕緣子型式、鹽密等有關(guān)，交流下其值約為0.4～0.6。
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