CN102590722A - 输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在轻覆冰条件下的输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法，主要用于北方输电线路复合绝缘子串防冰闪。本发明进行污闪试验和闪络试验，得污闪电压和闪络电压，通过公式计算出最优绝缘子串的长度。本发明解决了绝缘子冰闪事故时有发生的问题，为输电线路及变电站设备的安全运行提供保障，保证电网安全运行，促进社会及经济的稳定发展，具有很强的推广应用价值。

Description

输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法
技术领域
本发明涉及一种输电线路绝缘子配置方法，尤其涉及一种在轻覆冰条件下的输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法，主要用于北方输电线路复合绝缘子串防冰闪，属于电力应用领域。
背景技术
复合绝缘子具有优异的耐污性能，在污秽、高湿环境中可以长时间保持着较好的绝缘性能而安全运行，其在电力系统越来越得到广泛的应用，全国电网中的各类电力设备，新建的线路和改造的线路大多以采用复合绝缘子为主。
全国东部和北部(特别是沿海)地区的冬春季节，特别是近年来由于环境污染加剧，低温天气频繁多次出现持续长达一两周甚至更长。此期间绝缘子长时间处于非常不利的运行状态，在这种运行条件下，线路闪络事故时有发生。现场勘查发现复合绝缘子表面有薄层覆冰，无冰凌桥接；还存在爬距、伞裙结构选择不当等问题。
目前常用的外绝缘配置方法有经验法、爬电比距法、自然污秽试验法、人工污秽试验法等。线路的设计都是按照污闪试验数据或者污闪的经验法进行设计的。但是中国北方的输电线路冬季运行的条件较为恶劣，长期低温，覆冰，导致绝缘子表面憎水性丧失，表面冰层二次染污积污，绝缘子的电气绝缘性能减弱。目前，国内外文献中对复合绝缘子在这种恶劣条件下的运行情况研究较少。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法，解决了现有技术中绝缘子冰闪事故时有发生的问题。
本发明的技术方案包括如下步骤：
复合绝缘子采用升压法在蒸汽热雾中进行污闪试验，得污闪电压；
复合绝缘子在大雾、覆冰、覆冰后二次积污环境条件下进行闪络试验，得冰闪电压；
取冰闪电压的平均值作为覆冰的闪络电压，由于升压法的平均闪络电压Uf比升降法得到的50％闪络电压U50％高5％，即U50％＝(1-5％)Uf；
单串绝缘子的闪络概率为0.135％，耐受概率为99.875％，单串覆冰绝缘子串的耐受电压通过以下公式计算：
UW＝U50％×(1-n×σ)＝(1-5％)×Uf×(1-n×σ)
式中，σ为闪络电压的标准偏差，取5％；n＝3；
则多串并联后的平均每片绝缘子耐受电压表示为：
UWD＝UW×k
式中，k为多串并联系数，k＝0.94；
绝缘子的串长L＝US/UWD。
所述的污闪试验为，将复合绝缘子置于雾室内，等待其饱和受潮，施加恒定的电压使之闪络，同样进行数次这样的试验，最后取10个值的平均值为污闪电压。
所述的闪络试验为包括下述步骤：
人工覆冰气候室预冷却，温度维持在-7℃；
配制100μS/cm电导率覆冰水并预冷却至0℃；复合绝缘子按照污秽度为盐密0.1mg/cm2，灰密1.0mg/cm2涂上污秽；
复合绝缘子上下表面均匀覆冰，当覆冰达到下表面覆冰为2-3mm，上表面覆冰为3-4mm，停止覆冰，保持复合绝缘子覆冰的低温固化；
对覆冰的复合绝缘子进行融冰；
当覆冰的复合绝缘子表面有明显连续水膜或者冰凌尖端有水滴滴落，均匀喷淋1500-2500μS/cm电导率的水在绝缘子表面冰层，开始升压闪络；
采集融冰水电导率，记录数据。
所述的复合绝缘子为普通型复合绝缘子和大爬距型复合绝缘子。
所述的普通型复合绝缘子在覆冰厚度3-4mm，盐密0.1mg/cm2，灰密1.0mg/cm2条件下，66kV线路绝缘子串长为0.50-0.74m；110kV线路绝缘子串长为0.84-1.23m；220kV线路绝缘子串长为1.67-2.46m；500kV线路绝缘子串长为3.80-5.59m。
所述的大爬距型复合绝缘子在覆冰厚度3-4mm，盐密0.1mg/cm2，灰密1.0mg/cm2条件下，66kV线路绝缘子串长为0.47-0.67m；110kV线路绝缘子串长为0.78-1.12m；220kV线路绝缘子串长为1.55-2.23m；500kV线路绝缘子串长为3.53-5.05m。
本发明的优点效果如下：
解决了绝缘子冰闪事故时有发生的问题，为输电线路及变电站设备的安全运行提供保障，保证电网安全运行，促进社会及经济的稳定发展，具有很强的推广应用价值。
附图说明
图1为复合绝缘子的结构示意图。
图2为本发明采用的标准污闪试验装置结构示意图。
图3本发明采用的冰闪试验装置结构示意图。
图中，L1、伞裙单元，L2、绝缘距离；1、套管，2、试品，3、雾室，4、法兰，5、雾发生器，6、泄漏电流测量装置，B、调压器，T、试验变压器，r、保护电阻，PT、电压互感器，V、电压表，PC、工作机；101、调压器I，102、变压器，103、保护电阻I，104、交流分压器，105、套管I，106、辅助绝缘子，107、绝缘子串试品，108、喷头，109、泄漏电流及电压传感器，110、模数转换器DAQ，111、工作机I。
具体实施方式
实施例
选两种常用于66kV线路上的复合绝缘子，分别为普通伞型的复合绝缘子FXBW3-66和大爬距型复合绝缘子X1，具体的尺寸见如图1和表1。
如图2所示，复合绝缘子采用升压法在蒸汽热雾中进行污闪试验，将复合绝缘子置于雾室内，等待其饱和受潮，施加恒定的电压使之闪络，同样进行数次这样的试验，最后取10个值的平均值为污闪电压。
复合绝缘子在大雾、覆冰、覆冰后二次积污环境条件下进行闪络试验。人工覆冰气候室的试验箱为圆柱型罐体，内部结构如图3所示。气候室的辅助系统具有制冷、喷淋等功能。试验时绝缘子串悬挂在试验箱的正中央，箱体内部的两侧安装了从上到下等距排列的多个喷头，淋水方向与绝缘子串成45°。每侧喷头多个，喷头间距为30mm。
试验喷淋用水使用离子水和自来水进行不同比例的混合以调整电导率。使用冰柜预冷却喷淋用水至冰水混合物状态，再经由水泵加压进入气候室由喷头喷出。降水量通过调节水泵工作周期实现。
所述的闪络试验为包括下述步骤：
人工覆冰气候室预冷却，温度维持在-7℃；
配制100μS/cm电导率覆冰水并预冷却至0℃；复合绝缘子按照污秽度为盐密0.1mg/cm2，灰密1.0mg/cm2涂上污秽；
复合绝缘子上下表面均匀覆冰，当覆冰达到下表面覆冰为2-3mm，上表面覆冰为3-4mm，停止覆冰，保持复合绝缘子覆冰的低温固化；
对覆冰的复合绝缘子进行融冰；
当覆冰的复合绝缘子表面有明显连续水膜或者冰凌尖端有水滴滴落，均匀喷淋1500-2500μS/cm电导率的水在绝缘子表面冰层，开始升压闪络；
采集融冰水电导率，记录数据。
取闪络电压的平均值作为覆冰的闪络电压，由于升压法的平均闪络电压Uf比升降法得到的50％闪络电压U50％高5％，即U50％＝(1-5％)Uf；
单串绝缘子的闪络概率为0.135％，耐受概率为99.875％，单串覆冰绝缘子串的耐受电压通过以下公式计算：
UW＝U50％×(1-n×σ)＝(1-5％)×Uf×(1-n×σ)
式中，σ为闪络电压的标准偏差，取5％；n＝3；
则多串并联后的平均每片绝缘子耐受电压表示为：
UWD＝UW×k
式中，k为多串并联系数，k＝0.94；
绝缘子的串长L＝US/UWD。
美国345kV及以上输电线路设计手册中给出了多串绝缘子耐受概率95％，闪络概率为5％时，多串绝缘子并联的耐受电压与单串耐受电压的关系。当单串覆冰绝缘子串的耐受电压计算公式中n值为3时，单串绝缘子的闪络概率为0.135％，100～120串绝缘子耐受电压是单串绝缘子耐受电压的0.94倍，则本说明书中k取0.94设计绝缘子的串长，n取3。
表1复合绝缘子试品参数
Figure BDA0000150943210000061
表2普通型、大爬距型复合绝缘子悬垂I串防冰所需爬电比距
Figure BDA0000150943210000062
注：以上串长设计无海拔修正，按海拔高度为0m设计。
表3各电压等级线路普通型号复合绝缘子悬垂I串防冰串长设计结果
Figure BDA0000150943210000063
注：以上串长设计无海拔修正，按海拔高度为0m设计。
表4各电压等级大爬距型复合绝缘子悬垂I串防冰串长设计结果
注：以上串长设计无海拔修正，按海拔高度为0m设计。

Claims (6)

1.输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法，其特征在于包括下述步骤：
复合绝缘子采用升压法在蒸汽热雾中进行污闪试验，得污闪电压；
复合绝缘子在大雾、覆冰、覆冰后二次积污环境条件下进行闪络试验，得冰闪电压；
取冰闪电压的平均值作为覆冰的闪络电压，由于升压法的平均闪络电压Uf比升降法得到的50％闪络电压U50％高5％，即U50％＝(1-5％)Uf；
单串绝缘子的闪络概率为0.135％，耐受概率为99.875％，单串覆冰绝缘子串的耐受电压通过以下公式计算：
UW＝U50％×(1-n×σ)＝(1-5％)×Uf×(1-n×σ)
式中，σ为闪络电压的标准偏差，取5％；n＝3；
则多串并联后的平均每片绝缘子耐受电压表示为：
UWD＝UW×k
式中，k为多串并联系数，k＝0.94；
绝缘子的串长L＝US/UWD。
2.根据权利要求1所述的输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法，其特征在于所述的污闪试验为，将复合绝缘子置于雾室内，等待其饱和受潮，施加恒定的电压使之闪络，同样进行数次这样的试验，最后取10个值的平均值为污闪电压。
3.根据权利要求1所述的输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法，其特征在于所述的闪络试验包括下述步骤：
人工覆冰气候室预冷却，温度维持在-7℃；
配制100μS/cm电导率覆冰水并预冷却至0℃；复合绝缘子按照污秽度为盐密0.1mg/cm2，灰密1.0mg/cm2涂上污秽；
复合绝缘子上下表面均匀覆冰，当覆冰达到下表面覆冰为2-3mm，上表面覆冰为3-4mm，停止覆冰，保持复合绝缘子覆冰的低温固化；
对覆冰的复合绝缘子进行融冰；
当覆冰的复合绝缘子表面有明显连续水膜或者冰凌尖端有水滴滴落，均匀喷淋1500-2500μS/cm电导率的水在绝缘子表面冰层，开始升压闪络；
采集融冰水电导率，记录数据。
4.根据权利要求1所述的输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法，其特征在于所述的复合绝缘子为普通型复合绝缘子和大爬距型复合绝缘子。
5.根据权利要求4所述的输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法，其特征在于所述的普通型复合绝缘子在覆冰厚度3-4mm，盐密0.1mg/cm2，灰密1.0mg/cm2条件下，66kV线路绝缘子串长为0.50-0.74m；110kV线路绝缘子串长为0.84-1.23m；220kV线路绝缘子串长为1.67-2.46m；500kV线路绝缘子串长为3.80-5.59m。
6.根据权利要求4所述的输电线路复合绝缘子防冰闪优化配置方法，其特征在于所述的大爬距型复合绝缘子在覆冰厚度3-4mm，盐密0.1mg/cm2，灰密1.0mg/cm2条件下，66kV线路绝缘子串长为0.47-0.67m；110kV线路绝缘子串长为0.78-1.12m；220kV线路绝缘子串长为1.55-2.23m；500kV线路绝缘子串长为3.53-5.05m。
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