CN105067975A - 一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，其技术特点是包括以下步骤：步骤1、进行雾霾成分与理化特性试验；步骤2、进行雾霾对外绝缘积污特性试验；步骤3、进行模拟雾霾环境试验，模拟雾霾成分，成立试验平台；步骤4、进行雾霾对闪络电压和泄漏电流影响试验；本发明的试验方法从试验内容与分析流程上，分析雾霾对输变电设备外绝缘的影响，该试验方法是一组完整的分析方法与试验体系，将雾霾对输变电设备外绝缘影响进行了定性分析与定量计算。

Description

一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法

技术领域

本发明属于输变电设备的外绝缘防污闪技术领域，特别涉及一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法。

背景技术

严重的大气污染引起的雾霾天气在我国出现得越来越频繁，且呈现出范围广、发生频繁、单次持续时间长的特点。由于雾霾天气会对输变电设备外绝缘的积污情况产生影响，甚至造成输变电设备大面积污闪跳闸，进而威胁设备的安全运行。因此，输变电设备的污秽外绝缘问题是保证输变电设备安全运行的关键之一。雾霾天气严峻挑战着输变电设备外绝缘的防污闪能力，为此对电网施行如：外绝缘硅橡胶化、施涂常温固化硅橡胶防污闪涂料(RTV、PRTV)和应用复合绝缘子等防污闪技术措施，可有效保证和提高输变电设备的外绝缘防污闪能力。但随着近年雾霾天气的日益严重，电网外绝缘面临着更加严峻的挑战，因此，有必要开展雾霾对输变电设备运行影响分析及试验方法的研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、可操作性、系统性强且能够将雾霾对输变电设备运行的影响进行定性分析和定量计算的分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，包括以下步骤：

步骤1、通过雾霾基本气象参数测量、大流量空气颗粒物采集、滤后气体成分分析试验进行雾霾成分与理化特性试验，得出雾霾环境条件下的基本气象环境条件以及大流量空气中溶质成分和溶剂信息；

步骤2、通过输变电设备外绝缘长期积污特性对比试验和短期积污特性对比试验进行雾霾对外绝缘积污特性试验，得出雾霾环境条件下，输变电设备外绝缘的宏观积污与微观积污；

步骤3、以步骤1试验所得结论为基础，模拟雾霾成分并建立试验平台，该试验平台包括气象条件控制系统、盐雾控制系统、烟尘控制系统、气体控制系统用于调控该模拟雾霾环境的相关参数指标；

步骤4、以步骤2和步骤3试验所得结论为基础，确立试验样品人工染污的种类与各组分施加量，进而得到被试样品，并在所成立试验平台基础上进行雾霾对闪络电压和泄漏电流影响试验。

而且，步骤1所述雾霾基本气象参数测量包括气温、大气相对湿度、降水量、气压值、风速和风向的测量。

而且，步骤1所述大流量空气颗粒物采集是指使用大流量空气颗粒物采集与气粒分离装置完成包括大气TSP、PM10、PM2.5和PM1.0的采集。

而且，步骤1所述滤后气体成分分析试验的具体步骤包括：

(1)利用大流量空气颗粒物采样试验仪对气粒分离后的气体飞收集与分析功能，计算滤后气体体积；通过实时监测环境温度、气压和滤膜压降，调节和控制空气采样流速，确保不同气候环境下滤后气体体积采样的准确。

(2)将所收集过滤后气体进行成分检测，判断雾霾下空气中纯气态部分的成分；

(3)计算雾霾条件下各类气体含量并分析与其他天气条件下气体含量的差异。

而且，步骤2所述输变电设备外绝缘长期积污特性对比试验是指：根据近年雾霾气象特征年度情况的变化，开展雾霾对外绝缘积污特性的影响分析；所述输变电设备外绝缘短期积污特性对比试验的具体步骤是：将已运行多年的积污饱和绝缘子取下并置于户外试验站，在一年内，依据气象部门发布的雾霾预警信息，在雾霾来临前将部分绝缘子串或部分绝缘子片用特制密封罩密封，在雾霾解除后将密封罩取下，进行雾霾对人工干预外绝缘积污特性的影响分析。

而且，所述步骤3模拟雾霾成分的方法分为：采用实验室用封闭式试验装置模拟雾霾成分或在原有传统盐雾室中，增加颗粒物以模拟雾霾成分的方法。

而且，所述步骤3模拟雾霾环境试验方法是模拟相对湿度范围在70％～100％、固体颗粒物浓度范围在100～1000μg/m3、雾水电导率范围在500～5000μS/cm、气溶胶粒径分布集中于0.1～10μm的多种雾霾环境。

而且，所述步骤4雾霾对闪络电压和泄漏电流影响试验包括：雾霾天气对输变电设备外绝缘积污特性影响的现场实测部分和雾霾天气对输变电设备外绝缘污闪特性影响的人工模拟雾霾环境的试验部分。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明的试验方法主要包括：雾霾成分与理化特性试验方法、雾霾对外绝缘积污特性试验方法、模拟雾霾环境试验方法和雾霾对闪络电压(泄漏电流等)影响试验方法；从试验内容与分析流程上，分析雾霾对输变电设备外绝缘的影响。本发明的试验方法是一组完整的分析方法与试验体系，将雾霾对输变电设备外绝缘影响进行了定性分析与定量计算。

2、本发明是研究雾霾对输变电设备外绝缘影响的系统性方法，将各部分试验项目组成完整的试验体系，作为一套完备的流程性试验方法，可指导研究不同地区不同程度雾霾天气下输变电设备外绝缘的受影响程度。

附图说明

图1是本发明的试验方法的流程框图

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、通过雾霾基本气象参数测量、大流量空气颗粒物采集、滤后气体成分分析试验进行雾霾成分与理化特性试验，得出雾霾环境条件下的基本气象环境条件以及大流量空气中溶质成分和溶剂信息；

所述步骤1中雾霾基本气象参数测量、大流量空气颗粒物采集、滤后气体成分分析试验的具体试验方法为：

(1)雾霾基本气象参数测量，是对雾霾天气条件下当值气象参数的实时测量，其目的在于得出雾霾条件下的基本气象环境。此测量方法主要依据的试验仪器有气温仪、湿度仪、降水量仪、气压仪、风速风向仪等。需测量的气象参数包括：气温(℃)、大气相对湿度(％)、降水量(mm)、气压值(hPa)、风速(m/s)、风向等。上述气象参数的测量结果用作后续开展雾霾对外绝缘积污特性试验、模拟雾霾环境试验、雾霾对闪络电压(泄漏电流等)影响试验的基本环境约束条件。若气象部门测量数据能代表输变电设备运行或试验场地附近气象条件，则基本气象参数测量也可由气象部门测量气象数据结果代替。

(2)大流量空气颗粒物采集，其目的在于得出大流量空气中溶质成分信息。该采集方法使用大流量空体颗粒物采集与气粒分离装置完成包括：大气TSP、PM10、PM2.5和PM1.0的准确采集。该装置采用高强度、耐腐蚀性的高纯度合金材料制成，以便完成长期野外环境条件下的复杂作业任务。该装置的电子控制模块采用特殊设计，使其可应用于-30℃至+50℃范围区间的气候环境。

(3)滤后气体成分分析试验，其目的在于得出大流量空气中溶剂成分信息，该方法利用大流量空气颗粒物采样试验仪气粒分离后的气体收集与分析功能，自主计算过滤气体体积。通过实时监测环境温度、气压和滤膜压降等参数，调节和控制空气采样流速，以确保不同气候环境和电源波动情况下采样体积准确。将收集的滤后气体进行成分检测，判断雾霾下空气中纯气态部分的成分，计算雾霾条件下各类气体含量并分析与其他天气条件下气体含量的差异。

步骤2、通过输变电设备外绝缘长期积污特性对比试验和短期积污特性对比试验进行雾霾对外绝缘积污特性试验，得出雾霾环境条件下，输变电设备外绝缘的宏观积污与微观积污；

雾霾天气条件下，大气成分的变化必将改变输变电设备外绝缘表面的积污情况，影响输变电设备外绝缘表面的积污特性。所述步骤2中所述雾霾对外绝缘积污特性的试验，需特殊设计并将雾霾成分单一化对比。下面分别对上述两种试验进行说明：

(1)输变电设备外绝缘长期积污特性对比试验是一种宏观积污试验，其具体是指：根据多年(例如：近20年等)雾霾气象特征年度情况的变化，特别是以多年前雾霾天气日数较少、近年雾来霾天气日数较多这一差异化特点为长期参照条件，以年度为单位，开展雾霾对外绝缘积污特性的影响分析。长期积污特性对比试验，难点在于多年的雾霾气象和输变电外绝缘积污数据不易搜集。

(2)输变电设备外绝缘短期积污特性对比试验是一种微观积污试验，其具体是指分析新绝缘子在一个最短积污周期(一般为3年)内或同处(同串)运行绝缘子在一年内，人工干预外绝缘积污情况。

下面以同处(同串)运行绝缘子在一年内，人工干预外绝缘积污情况为例进行说明：其具体试验步骤为：将已运行多年的积污饱和绝缘子取下并置于户外试验站，依据气象部门发布的雾霾预警信息，在雾霾来临前将部分绝缘子串或部分绝缘子片(伞)用特制密封罩密封，在雾霾解除后将密封罩取下，进行雾霾对人工干预外绝缘积污特性的影响分析。短期积污特性试验，是判断雾霾对输变电外绝缘积污的直接方法，特别是在长期数据不完整而无法开展长期积污特性时采用。

步骤3、以步骤1试验所得结论为基础，模拟雾霾成分并建立试验平台，该试验平台包括气象条件控制系统、盐雾控制系统、烟尘控制系统、气体控制系统用于调控该模拟雾霾环境的相关参数指标；

步骤3中所述模拟雾霾成分的方法有两种，分别为：方法(1)实验室用封闭式试验装置模拟雾霾成分的方法；方法(2)在原有传统盐雾室中增加颗粒物模拟雾霾成分的方法。下面对上述两种模拟雾霾成分的方法进行分别说明：

方法(1)实验室用封闭式试验装置模拟雾霾成分的方法，采用的实验室用封闭式试验装置为柱形或立方体结构的全透明材料(例如：有机玻璃等复合材料)制成，每个维体量在3米以内；应用燃烧法产生固体颗粒物与超声波加湿器产生的液体颗粒物(即盐雾)模拟雾霾成分并监测和调控该模拟雾霾环境的相关参数指标。其具体监测方法为：使用温湿度计、气溶胶粒径谱仪、电导率仪、激光粉尘仪等设备监测试验区域的温湿度、粒径分布、颗粒物浓度等参数指标。其具体调控方法为：通过建立气象条件控制系统、盐雾控制系统、烟尘控制系统、气体控制系统，分别用于调控雾霾条件下的气象环境条件、液态颗粒物、固态颗粒物、气态溶剂的参数指标，实现有效模拟雾霾环境并可在雾霾条件下开展试验的目的。

方法(2)在原有传统盐雾室中增加颗粒物模拟雾霾成分的方法是在原有传统雾室中加入人工烟尘控制系统，在原有施加雾(盐雾)基础上增加颗粒物外部条件以达到模拟雾霾环境的目的。该方法试验装置的原理与方法(1)相同，但方法(2)的试验装置为方法(1)装置体量的5～10倍，空气固体颗粒物发生器的功率也为方法(1)的10倍左右。方法(2)的优势在于省去雾霾环境模拟系统外围及盐雾控制系统，并且所模拟的雾霾环境范围更大，可实现更多的试验项目。但方法(2)也有不足在于固体颗粒物发生及控制系统更难于实现与控制。

模拟雾霾环境试验可通过控制雾水溶质成分、加湿功率、加湿时间、燃烧物成分、燃烧功率及燃烧时间来改变相对湿度、雾水电导率、固体颗粒物成分及固体颗粒物浓度，模拟相对湿度范围在70％～100％、固体颗粒物浓度范围在100～1000μg/m3、雾水电导率范围在500～5000μS/cm及气溶胶粒径分布集中于0.1～10μm的多种雾霾环境。

步骤4、以步骤2和步骤3试验所得结论为基础，确立试验样品人工染污的种类与各组分施加量，进而得到被试样品，并在所成立试验平台基础上进行雾霾对闪络电压和泄漏电流影响试验。

步骤4中所述雾霾对闪络电压和泄漏电流影响试验包括：雾霾天气对输变电设备外绝缘积污特性影响的现场实测部分和雾霾天气对输变电设备外绝缘污闪特性影响的人工模拟雾霾环境的试验部分。下面对两部分试验分别进行说明：

(1)雾霾天气对输变电设备外绝缘积污特性影响的现场实测

建立现场测试点，现场实测雾霾天气对输变电设备外绝缘积污特性影响；开展雾霾天气前后的现场污秽度、雾霾成分及雾水电导率的测试。开展各年现场污秽度测试结果的对比分析工作，深入分析持续或多次雾霾天气对输变电设备外绝缘污秽度的影响情况。加强与气象部门的合作，开展大气中和沉降在绝缘子表面的雾霾颗粒的取样和化学成分、电导率分析研究。根据雾霾成分分析结果，分析其对设备外绝缘污闪特性可能产生的不利影响。在选位处建立专有测试点，合理设置测试绝缘子串，测试大面积雾霾天气前后的现场污秽度变化情况。根据气象部门的雾霾天气预警，在一次，两次，直至多次雾霾天气前后，实测给出雾霾天气前后的现场污秽度，提出雾霾天气影响现场污秽度的量化指标。结合各地区实际的污秽水平和污秽外绝缘设计裕度，开展应对以雾霾天气为代表的特殊环境下的输变电设备外绝缘状态预警机制研究。

(2)霾天气对输变电设备外绝缘污闪特性影响的人工模拟雾霾环境的试验

搭建人工模拟雾霾条件的试验设备，试验研究雾霾对输变电设备外绝缘污闪特性的影响；开展不同灰密下输变电设备的污秽试验，得到灰密影响输变电设备污闪电压的规律；开展不同上下表面积污比输变电设备的污秽试验，得到雾霾湿沉降作用下上下表面积污不同而影响输变电设备污闪电压的规律；开展不同雾水电导率条件下的污秽试验；开展不同污秽可溶盐成分对输变电设备污闪电压影响的试验研究，得到雾霾成分影响污闪电压的规律；雾霾颗粒分布对湿沉降的影响和对污闪电压影响规律。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、通过雾霾基本气象参数测量、大流量空气颗粒物采集、滤后气体成分分析试验进行雾霾成分与理化特性试验，得出雾霾环境条件下的基本气象环境条件以及大流量空气中溶质成分和溶剂信息；

步骤2、通过输变电设备外绝缘长期积污特性对比试验和短期积污特性对比试验进行雾霾对外绝缘积污特性试验，得出雾霾环境条件下，输变电设备外绝缘的宏观积污与微观积污；

步骤3、以步骤1试验所得结论为基础，模拟雾霾成分并建立试验平台，该试验平台包括气象条件控制系统、盐雾控制系统、烟尘控制系统、气体控制系统用于调控该模拟雾霾环境的相关参数指标；

步骤4、以步骤2和步骤3试验所得结论为基础，确立试验样品人工染污的种类与各组分施加量，进而得到被试样品，并在所成立试验平台基础上进行雾霾对闪络电压和泄漏电流影响试验。

2.根据权利要求1所述的一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，其特征在于：步骤1所述雾霾基本气象参数测量包括气温、大气相对湿度、降水量、气压值、风速和风向的测量。

3.根据权利要求1或2任一项权利要求所述的一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，其特征在于：步骤1所述大流量空气颗粒物采集是指使用大流量空气颗粒物采集与气粒分离装置完成包括大气TSP、PM10、PM2.5和PM1.0的采集。

4.根据权利要求3所述的一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，其特征在于：步骤1所述滤后气体成分分析试验的具体步骤包括：

(1)利用大流量空气颗粒物采样试验仪对气粒分离后的气体飞收集与分析功能，计算滤后气体体积；通过实时监测环境温度、气压和滤膜压降，调节和控制空气采样流速，确保不同气候环境下滤后气体体积采样的准确；

(2)将所收集过滤后气体进行成分检测，判断雾霾下空气中纯气态部分的成分；

(3)计算雾霾条件下各类气体含量并分析与其他天气条件下气体含量的差异。

5.根据权利要求1所述的一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，其特征在于：步骤2所述输变电设备外绝缘长期积污特性对比试验是指：根据近年雾霾气象特征年度情况的变化，开展雾霾对外绝缘积污特性的影响分析；所述输变电设备外绝缘短期积污特性对比试验的具体步骤是：将已运行多年的积污饱和绝缘子取下并置于户外试验站，在一年内，依据气象部门发布的雾霾预警信息，在雾霾来临前将部分绝缘子串或部分绝缘子片用特制密封罩密封，在雾霾解除后将密封罩取下，进行雾霾对人工干预外绝缘积污特性的影响分析。

6.根据权利要求1所述的一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，其特征在于：步骤3所述模拟雾霾成分的方法分为：采用实验室用封闭式试验装置模拟雾霾成分或在原有传统盐雾室中，增加颗粒物以模拟雾霾成分的方法。

7.根据权利要求6所述的一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，其特征在于：所述步骤3模拟雾霾环境试验方法是模拟相对湿度范围在70％～100％、固体颗粒物浓度范围在100～1000μg/m³、雾水电导率范围在500～5000μS/cm、气溶胶粒径分布集中于0.1～10μm的多种雾霾环境。

8.根据权利要求1所述的一种分析雾霾对输变电设备外绝缘影响的试验方法，其特征在于：所述步骤4雾霾对闪络电压和泄漏电流影响试验包括：雾霾天气对输变电设备外绝缘积污特性影响的现场实测部分和雾霾天气对输变电设备外绝缘污闪特性影响的人工模拟雾霾环境的试验部分。