CN106971025A - 一种复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法。目前，复合绝缘子的爬电距离有效利用系数的确定方法未考虑对照绝缘子自然积污的不均匀特性，存在一定的局限性。本发明通过分析复合绝缘子与对照绝缘子经历自然积污后的上、下表面等值盐密、等值灰密特性，得到复合绝缘子与对照绝缘子自然积污后的积污比，根据人工污秽耐压试验结果得到复合绝缘子、对照绝缘子的污闪电压特性，根据不同积污状况下对应的污闪电压，得到复合绝缘子爬电比距有效利用系数。本发明考虑了绝缘子自然积污盐密、灰密、积污不均匀度对污闪电压的影响，确保正确求取爬电距离有效利用系数。

Description

一种复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法

技术领域

本发明涉及复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，具体地说是一种考虑自然积污特性的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法。

背景技术

爬电距离有效利用系数对于输电线路中复合绝缘子的绝缘配置有着重要意义。通过不同污区等级下的复合绝缘子爬电距离有效利用系数，可以确定复合绝缘子的有效爬电距离，有助于电力运行部门判断具体污秽度下复合绝缘子是否满足安全要求，有助于电力设计部门在不同污区等级选取合适的复合绝缘子爬电距离与串长，进而可以选取最为合适的杆塔型式，提升输电线路固定投资的经济性。

目前复合绝缘子爬电距离有效利用系数没有明确的计算方法，部分研究者曾尝试参照瓷绝缘子、玻璃绝缘子爬电距离有效利用系数确定方法对复合绝缘子进行计算，计算采用目标绝缘子与对照绝缘子的整体积污比及人工污秽耐压特性进行，未考虑绝缘子上、下表面自然积污的不均匀特性。作为对照绝缘子的XP-160、XP-70等盘型悬式绝缘子，其上、下表面积污差异较大，下表面积污一般为上表面的6-8倍，其污闪电压与均匀积污情况下的污闪电压差异显著，而复合绝缘子上、下表面积污差异较小，其污闪电压与积污均匀情况下的污闪电压基本一致。两种绝缘子上、下表面的积污差异会对污闪电压造成显著影响，进而影响爬电距离有效利用系数，因此不考虑自然积污不均匀度时爬电距离有效利用系数的计算结果误差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种考虑自然积污特性的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其通过复合绝缘子与对照绝缘子自然积污盐密、灰密、不均匀度及污闪电压特性，得到复合绝缘子爬电距离有效利用系数，以用于输电线路设计与运维辅助判断。

为此，本发明采用的技术方案如下：一种复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其包括如下步骤：

a)获取复合绝缘子爬电距离、伞裙上表面面积和伞裙下表面面积，获取对照绝缘子爬电距离、伞裙上表面面积和伞裙下表面面积；

b)选取杆塔数量≥10的多基杆塔，在每一基杆塔上悬挂一支复合绝缘子和一串对照绝缘子进行自然积污；

c)经过3-5年的饱和积污期后，通过污秽测试获取各基杆塔上复合绝缘子伞裙上表面、下表面的等值盐密和等值灰密，及各基杆塔上对照绝缘子伞裙上表面、下表面的等值盐密和等值灰密；

d)计算对照绝缘子的积污不均匀度；

e)计算复合绝缘子和对照绝缘子的伞裙整体盐密与灰密；

f)计算复合绝缘子与对照绝缘子的盐密积污比和灰密积污比；

g)通过绝缘子污秽耐压试验，获取复合绝缘子的污闪电压与整体盐密及灰密的关系，对照绝缘子的污闪电压与整体盐密、灰密及积污不均匀度的关系；

h)设定不同的污区等级，选取对照绝缘子的典型盐密和灰密，得到复合绝缘子的典型盐密及灰密；

i)利用步骤h)确定的典型盐密和灰密，步骤d)计算得到的对照绝缘子积污不均匀度和步骤g)确定的污闪电压，得到复合绝缘子爬电距离有效利用系数K_p。

本发明通过分析自然积污特性确定复合绝缘子的积污盐密、灰密，对照绝缘子积污盐密、灰密及积污不均匀度，以及复合绝缘子与对照绝缘子盐密、灰密积污比，利用人工污秽耐压试验得到复合绝缘子与对照绝缘子的污闪电压特性，进而得到考虑自然积污不均匀特性的复合绝缘子爬电距离有效利用系数。

进一步地，步骤d)中，对照绝缘子的积污不均匀度K_c与伞裙上表面和伞裙下表面等值盐密的关系为：

式中，n为开展积污试验的杆塔总数，i为杆塔编号，ESDD_2xi为第i基杆塔对照绝缘子伞裙下表面等值盐密，ESDD_2si为第i基杆塔对照绝缘子伞裙上表面等值盐密。

进一步地，步骤e)中，所述的复合绝缘子伞裙整体盐密ESDD_i1和伞裙整体灰密NSDD_i1与伞裙上表面及伞裙下表面等值盐密和等值灰密的关系为：

式中，S_u1为复合绝缘子伞裙上表面面积，S_l1为复合绝缘子伞裙下表面面积，ESDD_1xi为第i基杆塔复合绝缘子伞裙下表面等值盐密，ESDD_1si为第i基杆塔复合绝缘子伞裙上表面等值盐密，NSDD_1xi为第i基杆塔复合绝缘子伞裙下表面等值灰密，NSDD_1si为第i基杆塔复合绝缘子伞裙上表面等值灰密。

进一步地，步骤e)中，对照绝缘子伞裙整体盐密ESDD_i2和伞裙整体灰密NSDD_i2与伞裙上表面及伞裙下表面等值盐密和等值灰密的关系为：

式中，S_u2为对照绝缘子伞裙上表面面积，S_l2为对照绝缘子伞裙下表面面积，ESDD_2xi为第i基杆塔对照绝缘子伞裙下表面等值盐密，ESDD_2si为第i基杆塔对照绝缘子伞裙上表面等值盐密，NSDD_2xi为第i基杆塔对照绝缘子伞裙下表面等值灰密，NSDD_2si为第i基杆塔对照绝缘子伞裙上表面等值灰密。

进一步地，步骤f)中，所述的复合绝缘子与对照绝缘子的盐密积污比K_e、灰密积污比K_n，与上述绝缘子伞裙整体盐密、灰密的关系为：

式中，ESDD_i1、NSDD_i1分别为第i基杆塔复合绝缘子整体盐密与灰密，ESDD_i2、NSDD_i2分别为第i基杆塔对照绝缘子整体盐密与灰密。

进一步地，步骤g)中，所述的复合绝缘子污闪电压U₁、对照绝缘子污闪电压U₂与伞裙整体盐密、灰密及积污不均匀度的关系为：

U₁＝f(ESDD₁,NSDD₁)，

U₂＝f(ESDD₂,NSDD₂,K_ct)，

U₁、U₂的具体表达式由污秽耐压试验得到，其中，ESDD₁、NSDD₁分别为污秽耐压试验中复合绝缘子所取伞裙整体盐密和灰密，ESDD₂、NSDD₂分别为污秽耐压试验中对照绝缘子所取伞裙整体盐密和灰密，K_ct为污秽耐压试验中对照绝缘子所取积污不均匀度。

进一步地，步骤h)中，设定对照绝缘子的典型盐密为一系列值：0.013、0.0375、0.0625、0.0875、0.125、0.2、0.35mg/cm²，设定对照绝缘子的典型灰密为一系列值：0.065、0.1875、0.3125、0.4375、0.625、1.0、1.75mg/cm²；复合绝缘子的典型盐密为对照绝缘子典型盐密的K_e倍，复合绝缘子的典型灰密为对照绝缘子典型灰密的K_n倍。

进一步地，步骤i)中，所述复合绝缘子爬电比距有效利用系数K_p与盐密、灰密及积污不均匀度的关系为：

其中，K_p为复合绝缘子爬电距离有效利用系数，L₁为复合绝缘子爬电距离，L₂为对照绝缘子爬电距离，K_c为对照绝缘子的积污不均匀度。

进一步地，所述的对照绝缘子选用普通型盘形悬式瓷绝缘子或普通型盘形悬式玻璃绝缘子。

进一步地，所述的对照绝缘子为XP-160瓷绝缘子、XP-70瓷绝缘子、LXP-160玻璃绝缘子或LXP-70玻璃绝缘子。

与传统技术相比，本发明考虑了自然积污不均匀度对绝缘子污闪电压的影响，能够更为准确地获取工程实际自然积污复合绝缘子爬电距离有效利用系数。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

以型号为FXBW-110/100的复合绝缘子为例，采用XP-160作为对照绝缘子，运用本发明所述的求取方法对该型号复合绝缘子爬电距离有效利用系数进行求取，具体步骤如下：

①获取复合绝缘子爬电距离、伞裙上表面面积、伞裙下表面面积参数，分别为3200mm、321.4cm²、991.3cm²，获取XP-160瓷绝缘子爬电距离、伞裙上表面面积、伞裙下表面面积参数，分别为305mm、681cm²、891cm²。

②将一支复合绝缘子、一串XP-160瓷绝缘子悬挂于同一基杆塔进行自然积污，共选取11基杆塔进行上述自然积污。

③经过3年饱和积污期后，通过污秽测试获取各基复合绝缘子伞裙上表面、伞裙下表面等值盐密和等值灰密，获取XP-160瓷绝缘子伞裙上表面、伞裙下表面等值盐密和等值灰密，结果如表1：

表1同塔悬挂复合绝缘子与XP-160自然积污盐密、灰密测试结果

④利用表1结果获取作为对照绝缘子的XP-160瓷绝缘子的积污不均匀度，积污不均匀度通过式(1)获取，XP-160瓷绝缘子结果为14.78。

式中，n为11，i为杆塔编号；ESDD_2xi为第i基杆塔XP-160瓷绝缘子伞裙下表面等值盐密，ESDD_2si为第i基杆塔XP-160瓷绝缘子伞裙上表面等值盐密。

⑤利用表1结果获得各基杆塔复合绝缘子和XP-160瓷绝缘子的整体盐密与灰密，整体盐密与灰密通过式(2)至式(5)获取，结果如表2：

表2 复合绝缘子、XP-160绝缘子全表面盐密、灰密测试结果

其中，S_u1为复合绝缘子伞裙上表面面积321.4cm²，S_l1为复合绝缘子伞裙下表面面积991.3cm²，ESDD_1xi为第i基杆塔复合绝缘子伞裙下表面等值盐密，ESDD_1si为第i基杆塔复合绝缘子伞裙上表面等值盐密，NSDD_1xi为第i基杆塔复合绝缘子伞裙下表面等值灰密，NSDD_1si为第i基杆塔复合绝缘子伞裙上表面等值灰密。

其中，S_u2为XP-160瓷绝缘子伞裙上表面面积，S_l2为XP-160瓷绝缘子伞裙下表面面积，ESDD_1xi为第i基杆塔XP-160瓷绝缘子伞裙下表面等值盐密，ESDD_1si为第i基杆塔XP-160瓷绝缘子伞裙上表面等值盐密，NSDD_1xi为第i基杆塔XP-160瓷绝缘子伞裙下表面等值灰密，NSDD_1si为第i基杆塔XP-160瓷绝缘子伞裙上表面等值灰密。

⑥利用表2结果通过式(6)至式(7)获取得复合绝缘子与XP-160瓷绝缘子的盐密积污比K_e、灰密积污比K_n，K_e结果为0.8，K_n结果为1.26：

式中，ESDD_i1、NSDD_i1分别为第i基杆塔复合绝缘子整体盐密与灰密，ESDD_i2、NSDD_i2分别为第i基杆塔XP-160瓷绝缘子整体盐密与灰密。

⑦通过绝缘子污秽耐压试验，获得复合绝缘子、XP-160瓷绝缘子污闪电压与其盐密、灰密、积污不均匀度的关系分别如式(9)、式(10)：

U₁＝105ESDD₁ ^-0.13·NSDD₁ ^-0.11 (8)

U₂＝5.02(1-0.501lnK_ct)ESDD₂ ^-0.21NSDD₂ ^-0.17 (9)

其中，ESDD₁、NSDD₁为污秽试验中复合绝缘子所取伞裙整体盐密和灰密，ESDD₂、NSDD₂为污秽试验中XP-160瓷绝缘子所取伞裙整体盐密和灰密，K_ct为污秽试验中XP-160瓷绝缘子伞裙上、下表面积污不均匀度。

⑧设定不同的污区等级，根据步骤7获得的复合绝缘子、XP-160瓷绝缘子盐密比、灰密比，在每个污区等级中为XP-160瓷绝缘子、复合绝缘子选取一个典型盐密、灰密及积污不均匀度，盐密、灰密取值具体例子见表3：

表3 各污区等级XP-160瓷绝缘子、复合绝缘子典型盐密(ESDD)、灰密值(NSDD)

⑨利用步骤⑧确定的XP-160瓷绝缘子、复合绝缘子典型盐密、灰密值及积污不均匀度，利用式(11)计算不同污区等级下复合绝缘子的爬电距离有效利用系数，结果见表4：

其中，K_p为复合绝缘子爬电距离有效利用系数，L₁为复合绝缘子爬电距离，L₂为XP-160瓷绝缘子爬电距离，K_c为步骤④得到的对照绝缘子XP-160的积污不均匀度，为14.78。

表4 各污区等级复合绝缘子爬电距离有效利用系数计算结果

污区等级	a	b	c1	c2	d1	d2	e
								Kp	0.7404	0.8588	0.9225	0.9670	1.0165	1.0856	1.1741

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其包括如下步骤：

a)获取复合绝缘子爬电距离、伞裙上表面面积和伞裙下表面面积，获取对照绝缘子爬电距离、伞裙上表面面积和伞裙下表面面积；

b)选取杆塔数量≥10的多基杆塔，在每一基杆塔上悬挂一支复合绝缘子和一串对照绝缘子进行自然积污；

c)经过3-5年的饱和积污期后，通过污秽测试获取各基杆塔上复合绝缘子伞裙上表面、下表面的等值盐密和等值灰密，及各基杆塔上对照绝缘子伞裙上表面、下表面的等值盐密和等值灰密；

d)计算对照绝缘子的积污不均匀度；

e)计算复合绝缘子和对照绝缘子的伞裙整体盐密与灰密；

f)计算复合绝缘子与对照绝缘子的盐密积污比和灰密积污比；

g)通过绝缘子污秽耐压试验，获取复合绝缘子的污闪电压与整体盐密及灰密的关系，对照绝缘子的污闪电压与整体盐密、灰密及积污不均匀度的关系；

h)设定不同的污区等级，选取对照绝缘子的典型盐密和灰密，得到复合绝缘子的典型盐密及灰密；

i)利用步骤h)确定的典型盐密和灰密，步骤d)计算得到的对照绝缘子积污不均匀度和步骤g)确定的污闪电压，得到复合绝缘子爬电距离有效利用系数K_p。

2.根据权利要求1所述的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其特征在于，

步骤d)中，对照绝缘子的积污不均匀度K_c与伞裙上表面和伞裙下表面等值盐密的关系为：

$K_c=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{{\mathrm{ESDD}}_{2xi}}{{\mathrm{ESDD}}_{2si}}$

式中，n为开展积污试验的杆塔总数，i为杆塔编号，ESDD_2xi为第i基杆塔对照绝缘子伞裙下表面等值盐密，ESDD_2si为第i基杆塔对照绝缘子伞裙上表面等值盐密。

3.根据权利要求2所述的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其特征在于，步骤e)中，所述的复合绝缘子伞裙整体盐密ESDD_i1和伞裙整体灰密NSDD_i1与伞裙上表面及伞裙下表面等值盐密和等值灰密的关系为：

${\mathrm{ESDD}}_{i1}=\frac{S_{u1}\×{\mathrm{ESDD}}_{1si}+S_{l1}\×{\mathrm{ESDD}}_{1xi}}{S_{u1}+S_{l1}},$

${\mathrm{NSDD}}_{i1}=\frac{S_{u1}\×{\mathrm{NSDD}}_{1si}+S_{l1}\×{\mathrm{NSDD}}_{1xi}}{S_{u1}+S_{l1}},$

式中，S_u1为复合绝缘子伞裙上表面面积，S_l1为复合绝缘子伞裙下表面面积，ESDD_1xi为第i基杆塔复合绝缘子伞裙下表面等值盐密，ESDD_1si为第i基杆塔复合绝缘子伞裙上表面等值盐密，NSDD_1xi为第i基杆塔复合绝缘子伞裙下表面等值灰密，NSDD_1si为第i基杆塔复合绝缘子伞裙上表面等值灰密。

4.根据权利要求3所述的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其特征在于，步骤e)中，对照绝缘子伞裙整体盐密ESDD_i2和伞裙整体灰密NSDD_i2与伞裙上表面及伞裙下表面等值盐密和等值灰密的关系为：

${\mathrm{ESDD}}_{i2}=\frac{S_{u2}\×{\mathrm{ESDD}}_{2si}+S_{l2}\×{\mathrm{ESDD}}_{2xi}}{S_{u2}+S_{l2}},$

${\mathrm{NSDD}}_{i2}=\frac{S_{u2}\×{\mathrm{NSDD}}_{2si}+S_{l2}\×{\mathrm{NSDD}}_{2xi}}{S_{u2}+S_{l2}},$

式中，S_u2为对照绝缘子伞裙上表面面积，S₁₂为对照绝缘子伞裙下表面面积，ESDD_2xi为第i基杆塔对照绝缘子伞裙下表面等值盐密，ESDD_2si为第i基杆塔对照绝缘子伞裙上表面等值盐密，NSDD_2xi为第i基杆塔对照绝缘子伞裙下表面等值灰密，NSDD_2si为第i基杆塔对照绝缘子伞裙上表面等值灰密。

5.根据权利要求4所述的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其特征在于，步骤f)中，所述的复合绝缘子与对照绝缘子的盐密积污比K_e、灰密积污比K_n，与上述绝缘子伞裙整体盐密、灰密的关系为：

$K_e=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{{\mathrm{ESDD}}_{i1}}{{\mathrm{ESDD}}_{i2}}$

$K_n=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{{\mathrm{NSDD}}_{i1}}{{\mathrm{NSDD}}_{i2}}$

式中，ESDD_i1、NSDD_i1分别为第i基杆塔复合绝缘子整体盐密与灰密，ESDD_i2、NSDD_i2分别为第i基杆塔对照绝缘子整体盐密与灰密。

6.根据权利要求5所述的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其特征在于，步骤g)中，所述的复合绝缘子污闪电压U₁、对照绝缘子污闪电压U₂与伞裙整体盐密、灰密及积污不均匀度的关系为：

U₁＝f(ESDD₁,NSDD₁)，

U₂＝f(ESDD₂,NSDD₂,K_ct)，

U₁、U₂的具体表达式由污秽耐压试验得到，其中，ESDD₁、NSDD₁分别为污秽耐压试验中复合绝缘子所取伞裙整体盐密和灰密，ESDD₂、NSDD₂分别为污秽耐压试验中对照绝缘子所取伞裙整体盐密和灰密，K_ct为污秽耐压试验中对照绝缘子所取积污不均匀度。

7.根据权利要求6所述的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其特征在于，

步骤h)中，设定对照绝缘子的典型盐密为一系列值：0.013、0.0375、0.0625、0.0875、0.125、0.2、0.35mg/cm²，设定对照绝缘子的典型灰密为一系列值：0.065、0.1875、0.3125、0.4375、0.625、1.0、1.75mg/cm²；复合绝缘子的典型盐密为对照绝缘子典型盐密的K_e倍，复合绝缘子的典型灰密为对照绝缘子典型灰密的K_n倍。

8.根据权利要求7所述的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其特征在于，步骤i)中，所述复合绝缘子爬电比距有效利用系数K_p与盐密、灰密及积污不均匀度的关系为：

$K_p=\frac{f({\mathrm{ESDD}}_1,{\mathrm{NSDD}}_1)/L_1}{f({\mathrm{ESDD}}_2,{\mathrm{NSDD}}_2,K_c)/L_2},$

其中，K_p为复合绝缘子爬电距离有效利用系数，L₁为复合绝缘子爬电距离，L₂为对照绝缘子爬电距离，K_c为对照绝缘子的积污不均匀度。

9.根据权利要求1-8任一项所述的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其特征在于，所述的对照绝缘子选用普通型盘形悬式瓷绝缘子或普通型盘形悬式玻璃绝缘子。

10.根据权利要求9所述的复合绝缘子爬电距离有效利用系数的确定方法，其特征在于，

所述的对照绝缘子为XP-160瓷绝缘子、XP-70瓷绝缘子、LXP-160玻璃绝缘子或LXP-70玻璃绝缘子。