CN105093077A - 一种输电线路区域污秽度表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路区域污秽度表征方法，该方法可以更全面地考虑环境因素对于绝缘子表面污秽及闪络特性的影响；在清洁雾作用的基础上，考虑电导率雾对闪络电压的影响，并将其作用结果与原有表面盐密结合为等效盐密，以此作为污秽等级划分的依据。本发明的划分方法将近期越来越多发的电导率雾天气作为环境特征进行考虑，以此安排绝缘配置，能有效降低突发恶劣天气导致的闪络事故，加强电网的安全稳定运行。

Description

一种输电线路区域污秽度表征方法

技术领域

本发明涉及一种输电线路区域污秽度表征方法，属于高电压外绝缘技术领域。

背景技术

在常规的固态缓慢积污与高导电性的液态污秽快速积污两种基本积污形式之外，在内陆地区，由于人类活动(例如秸秆焚烧、燃放爆竹等)或自然因素(山火、酸雨等)引起的高电导率、高湿度的天气条件，在固体积污的基础上叠加快速积污过程，更容易造成污闪。在这样的情况下，若仍使用常规缓慢积污过程与清洁雾作用的结果，则会造成较大误差，导致不能及时对可能到来的闪络采取预防措施，威胁电网的安全与稳定运行。因此，需要将此作为一类特殊天气，考虑其来临时对绝缘子污闪发展过程，尤其是污闪电压的影响，对于沿海地区与内陆地区均适用。

通过对XP-70型号的瓷绝缘子进行人工污秽试验，研究闪络电压与雾电导率之间的关系，指出高电导率雾对污闪发展过程具有促进作用。并对比清洁雾条件下的污层受潮过程，系统地研究在污层等值盐密相同时，高电导率雾条件下闪络电压的变化特征，因此建立了雾电导率与等值盐密之间的等效关系。考虑不同地区高电导率、高湿度天气条件出现的情况与规律，需要对污闪预警模型进行修正，根据折算后所等效的等值盐密值，结合其与闪络电压之间的关系，可以得到更灵敏有效的预警机制，从而降低污闪发生的概率。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种输电线路区域污秽度表征方法，综合考虑了表面等值盐密与电导率雾的影响，以闪络电压相同为等效依据，以当地高发电导率雾天气为雾电导率参数，以传统污区划分等值盐密为基础，得到新的等效盐密值作为污区划分依据。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种输电线路区域污秽度表征方法，其特征在于：考虑并量化电导率雾天气对于闪络电压的影响；利用闪络电压相同作为等效条件，将电导率雾作用折合为等效盐密值，利用折合后得到的综合盐密值为主要依据进行污区划分。

所述的输电线路区域污秽度表征方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)在清洁雾条件下，闪络电压随盐密的增大而下降，但下降趋势逐渐变缓，闪络电压与盐密呈指数函数关系，根据清洁雾污秽试验的结果对数据进行拟合，得到闪络电压与盐密的关系见式(1)：

U_f＝8.1052·S^-0.2119(kV)(1)

其中，U_f为闪络电压，单位kV；S为表面等值盐密，单位mg/cm²；

2)在电导率雾条件下，闪络电压相较相同等值盐密的清洁雾试验结果来说有所下降，并且这个下降趋势随等值盐密的增大或电导率的升高都呈减小趋势，呈指数函数特征；因此，对试验数据进行整理拟合，同时以等值盐密与雾电导率为自变量，综合考虑闪络电压由这两个因素共同作用的结果，得到拟合结果如式(2)所示：

$U_f=9.58\·S^{-0.161}\·{\mathrm{\γ}}_{20}^{-0.0214}---\left(2\right)$

其中γ₂₀为折合到20℃条件下的雾电导率；

将式(2)做数学变形，可以得到此时的等效盐密

$S_{\mathrm{\Δ}}={(9.58\·S^{-0.161}\·{\mathrm{\γ}}_{20}^{-0.0214}/8.1052)}^{-1/0.2119}---\left(3\right)$

其中S_Δ为考虑电导率雾影响后得到的等效盐密，单位mg/cm²；

根据等效盐密的大小，可重新进行输电线路区域污秽等级的划分，并相应安排绝缘配置，从而避免了由电导率雾引起的工作电压下污闪，降低整体污闪概率。

所述雾电导率的测量方法如下：

雾电导率测量采用冷凝法，将空气中的雾气冷凝收集，利用电导率测量仪测量雾冷凝液的溶液电导率，作为雾电导率；单位uS；并记录下此时的溶液温度，以便进行折合；

折合方法如式：

σ₂₀＝σ[1-b(t-20)]＝K_t·σ_t(6)

其中，σ₂₀为20℃条件下的电导率，单位uS；t为环境温度；b为折算系数；K_t为简化折算温度系数；σ_t为温度为t条件下的电导率，单位uS；

不同环境温度t时的b值如下：

t/℃	0	5	10	20	30
						b	0.03675	0.03156	0.02817	0.02277	0.01905

简化折算温度系数K_t取值如下表：

温度/℃	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
												Kt	1.7350	1.6971	1.6288	1.5705	1.5211	1.4734	1.4333	1.3922	1.3539	1.3172	1.2817
温度/℃	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21
												Kt	1.2490	1.2165	1.1851	1.1551	1.1263	1.0988	1.0726	1.0474	1.0232	1.0000	0.9777
温度/℃	22	23	24	25	26	27	28	29	30
												Kt	0.9563	0.9357	0.9158	0.8966	0.8780	0.8601	0.8427	0.8260	0.8095

具体折合算法以人工污秽试验为基础，适用电导率范围为0～5000uS，适用表面原有等值盐密范围为0～0.7mg/cm²。

有益效果：本发明提供的输电线路区域污秽度表征方法，方法可以更全面地考虑环境因素对于绝缘子表面污秽及闪络特性的影响在清洁雾作用的基础上，考虑电导率雾对闪络电压的影响，并将其作用结果与原有表面盐密结合为等效盐密，以此作为污秽等级划分的依据。本发明设计的划分方法将近期越来越多发的电导率雾天气作为环境特征进行考虑，以此安排绝缘配置，能有效降低突发恶劣天气导致的闪络事故，加强电网的安全稳定运行。本污区划分方法同时适用于沿海与内陆地区，主要针对杆塔未装备在线监测装置的绝缘子，由当地积污增长与冲洗规律得到基础盐密值，由气象部门或气象监测装置获得雾电导率值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种输电线路区域污秽度表征方法，其特征在于：考虑并量化电导率雾天气对于闪络电压的影响；利用闪络电压相同作为等效条件，将电导率雾作用折合为等效盐密值，利用折合后得到的综合盐密值为主要依据进行污区划分。

具体包括以下步骤：

1)在清洁雾条件下，闪络电压随盐密的增大而下降，但下降趋势逐渐变缓，闪络电压与盐密呈指数函数关系，根据清洁雾污秽试验的结果对数据进行拟合，得到闪络电压与盐密的关系见式(1)：

U_f＝8.1052·S^-0.2119(kV)(1)

其中，U_f为闪络电压，单位kV；S为表面等值盐密，单位mg/cm²；

2)在电导率雾条件下，闪络电压相较相同等值盐密的清洁雾试验结果来说有所下降，并且这个下降趋势随等值盐密的增大或电导率的升高都呈减小趋势，呈指数函数特征；因此，对试验数据进行整理拟合，同时以等值盐密与雾电导率为自变量，综合考虑闪络电压由这两个因素共同作用的结果，得到拟合结果如式(2)所示：

$U_f=9.58\·S^{-0.161}\·{\mathrm{\γ}}_{20}^{-0.0214}---\left(2\right)$

其中γ₂₀为折合到20℃条件下的雾电导率；

将式(2)做数学变形，可以得到此时的等效盐密

$S_{\mathrm{\Δ}}={(9.58\·S^{-0.161}\·{\mathrm{\γ}}_{20}^{-0.0214}/8.1052)}^{-1/0.2119}---\left(3\right)$

其中S_Δ为考虑电导率雾影响后得到的等效盐密，单位mg/cm²；

根据等效盐密的大小，可重新进行输电线路区域污秽等级的划分，并相应安排绝缘配置，从而避免了由电导率雾引起的工作电压下污闪，降低整体污闪概率。

所述雾电导率的测量方法如下：

雾电导率测量采用冷凝法，将空气中的雾气冷凝收集，利用电导率测量仪测量雾冷凝液的溶液电导率，作为雾电导率；单位uS；并记录下此时的溶液温度，以便进行折合；

折合方法如式：

σ₂₀＝σ[1-b(t-20)]＝K_t·σ_t(6)

其中，σ₂₀为20℃条件下的电导率，单位uS；t为环境温度；b为折算系数；K_t为简化折算温度系数；σ_t为温度为t条件下的电导率，单位uS；

不同环境温度t时的b值如下：

t/℃	0	5	10	20	30
						b	0.03675	0.03156	0.02817	0.02277	0.01905

简化折算温度系数K_t取值如下表：

温度/℃	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
												Kt	1.7350	1.6971	1.6288	1.5705	1.5211	1.4734	1.4333	1.3922	1.3539	1.3172	1.2817
温度/℃	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21
												Kt	1.2490	1.2165	1.1851	1.1551	1.1263	1.0988	1.0726	1.0474	1.0232	1.0000	0.9777
温度/℃	22	23	24	25	26	27	28	29	30
												Kt	0.9563	0.9357	0.9158	0.8966	0.8780	0.8601	0.8427	0.8260	0.8095

具体折合算法以人工污秽试验为基础，适用电导率范围为0～5000uS，适用表面原有等值盐密范围为0～0.7mg/cm²。

本污区划分方法同时适用于沿海与内陆地区，主要针对杆塔未装备在线监测装置的绝缘子，由当地积污增长与冲洗规律得到基础盐密值，由气象部门或气象监测装置获得雾电导率值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种输电线路区域污秽度表征方法，其特征在于：考虑并量化电导率雾天气对于闪络电压的影响；利用闪络电压相同作为等效条件，将电导率雾作用折合为等效盐密值，利用折合后得到的综合盐密值为主要依据进行污区划分。

2.根据权利要求1所述的输电线路区域污秽度表征方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)在清洁雾条件下，闪络电压随盐密的增大而下降，但下降趋势逐渐变缓，闪络电压与盐密呈指数函数关系，根据清洁雾污秽试验的结果对数据进行拟合，得到闪络电压与盐密的关系见式(1)：

U_f＝8.1052·S^-0.2119(kV)(1)

其中，U_f为闪络电压，单位kV；S为表面等值盐密，单位mg/cm²；

2)在电导率雾条件下，闪络电压相较相同等值盐密的清洁雾试验结果来说有所下降，并且这个下降趋势随等值盐密的增大或电导率的升高都呈减小趋势，呈指数函数特征；因此，对试验数据进行整理拟合，同时以等值盐密与雾电导率为自变量，综合考虑闪络电压由这两个因素共同作用的结果，得到拟合结果如式(2)所示：

$U_f=9.58\·S^{-0.161}\·{\mathrm{\γ}}_{20}^{-0.0214}---\left(2\right)$

其中γ₂₀为折合到20℃条件下的雾电导率；

将式(2)做数学变形，可以得到此时的等效盐密

$S_{\mathrm{\Δ}}={(9.58\·S^{-0.161}\·{\mathrm{\γ}}_{20}^{-0.0214}/8.1052)}^{-1/0.2119}---\left(3\right)$

其中S_Δ为考虑电导率雾影响后得到的等效盐密，单位mg/cm²；

根据等效盐密的大小，可重新进行输电线路区域污秽等级的划分，并相应安排绝缘配置，从而避免了由电导率雾引起的工作电压下污闪，降低整体污闪概率。

3.根据权利要求2所述的输电线路区域污秽度表征方法，其特征在于：所述雾电导率的测量方法如下：

雾电导率测量采用冷凝法，将空气中的雾气冷凝收集，利用电导率测量仪测量雾冷凝液的溶液电导率，作为雾电导率；单位uS；并记录下此时的溶液温度，以便进行折合；

折合方法如式：

σ₂₀＝σ[1-b(t-20)]＝K_t·σ_t(6)

其中，σ₂₀为20℃条件下的电导率，单位uS；t为环境温度；b为折算系数；K_t为简化折算温度系数；σ_t为温度为t条件下的电导率，单位uS；

不同环境温度t时的b值如下：

t/℃ 0 5 10 20 30 b 0.03675 0.03156 0.02817 0.02277 0.01905

简化折算温度系数K_t取值如下表：

温度/℃ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 K_t 1.7350 1.6971 1.6288 1.5705 1.5211 1.4734 1.4333 1.3922 1.3539 1.3172 1.2817 温度/℃ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 K_t 1.2490 1.2165 1.1851 1.1551 1.1263 1.0988 1.0726 1.0474 1.0232 1.0000 0.9777 温度/℃ 22 23 24 25 26 27 28 29 30 K_t 0.9563 0.9357 0.9158 0.8966 0.8780 0.8601 0.8427 0.8260 0.8095

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