CN109596946B - 一种500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法，其主要技术特点是：将500kV普通型复合绝缘子安装在人工覆冰试验气候室内构建500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验系统；通过调节高、低压两段间距实现对双串II型间距与倒V型间距、角度的各种试验布置，满足试验条件；将500kV普通型复合绝缘子双串并联不同中心间距悬垂布置、倒V串型不同中心角度布置下进行覆湿雪闪络电压试验。本发明根据500kV普通型复合绝缘子双II串间距变化、倒V串间距与角度变化，对500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式进行试验，将其作为一套体系完整的试验方法，可指导不同地区不同程度500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式的试验，具有全面准确性、易于实现等特点。
Description
技术领域
本发明属于防冰雪复合绝缘子技术领域，尤其是一种500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法。
背景技术
随着我国电力工业的迅猛发展，系统装机容量和输电线路电压等级都在不断提高，高压、特高压电网的建设和运行，对电力系统运行的安全性和可靠性要求也越来越高。我国是输电线路覆冰较为严重的国家之一，大面积冰灾事故在我国屡有发生，华中的湖北、湖南、河南、江西等省及三峡地区，西南的云南、贵州、四川，华北的河北、山西、内蒙及京津唐地区，西北的青海，东北的辽宁等省(区)都发生过输电线路覆冰事故。
近年针对华北电网部分冰雪闪络地区的输电线路进行了防冰雪改造试验，电力部门采用具有加大伞裙的复合防冰雪绝缘子，并且保持悬垂串为双串设计，以改善线路防冰雪闪络、防风偏、掉串能力。但是，双串设计如II型、V型和倒V型等悬挂方式对现有外绝缘性能的影响尚无综合考虑，特别是与防冰雪复合绝缘子串在实际运行过程中密切相关的机械强度、耐污闪能力和防雷击性能，尚未开展系统的研究工作。
因此，开展输电线路防冰雪复合绝缘子双串悬挂条件下的性能研究，对双串悬挂方式的机械特性、防污闪、防雷击等方面进行理论计算与仿真分析，以便为后续试验与技改措施中提供依据是目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法，可有效地对双串悬挂方式的机械特性、防污闪、防雷击等方面进行分析并为后续试验与技改措施中提供依据。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法，包括以下步骤：
步骤1、将500kV普通型复合绝缘子安装在人工覆冰试验气候室内构建500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验系统；
步骤2、通过调节高、低压两段间距实现对双串II型间距与倒V型间距、角度的各种试验布置，满足试验条件；
步骤3、将500kV普通型复合绝缘子双串并联不同中心间距悬垂布置、倒V串型不同中心角度布置下进行覆湿雪闪络电压试验。
所述人工覆冰试验气候室主要包含有电源系统、制冷系统、覆冰雪系统和融冰雪系统；所述电源系统由分压器、谐振电抗器、励磁变压器、变频电源、工频电源连接构成并安装在人工覆冰试验气候室外部；所述制冷系统由空气压缩机构成并安装在人工覆冰试验气候室内部；所述覆冰雪系统采用小型雪炮并安装在人工覆冰试验气候室内部；所述融冰雪系统由位于气候室内壁的融冰灯阵构成并安装在人工覆冰试验气候室内部。
所述普通型复合绝缘子的布置方式为：将试验接地线与低压端母线相连接，被试复合绝缘子平行或呈一定角度连接在低压端母线和高压端母线之间，高压试验线与高压端母线相连接。
所述低压端母线和高压端母线上均安装由母线单端间距调节装置，该母线单端间距调节装置包括固定侧绝缘子球头螺栓、固定侧绝缘子球头、移动侧绝缘子球头与挂环、移动侧绝缘子锁紧螺栓和移动端与固定端间距刻度；所述固定侧绝缘子球头通过固定侧绝缘子球头螺栓固定在低压端母线或高压端母线的一端，移动侧绝缘子球头与挂环通过移动侧绝缘子锁紧螺栓可移动安装在低压端母线或高压端母线的另一端，固定侧绝缘子球头、移动侧绝缘子球头与挂环用于被试复合绝缘子相连接；所述移动端与固定端间距刻度设置在低压端母线或高压端母线上。
所述步骤3在试验中，进行如下试验：双串绝缘子中心间距分为450mm、650mm以及低压端间距450mm，高压端间距600mm三种，倒V串绝缘子中心角度分为30°、60°和90°三种。
所述步骤3采用定量涂污法并按比例将高岭土、NaCl和去离子水混合并均匀涂刷于绝缘子表面；采用升压法得到每次试验的闪络电压，每组试品闪络3-5次，以最低闪络电压值作为评判该试品冰闪性能的参数；在覆雪阶段，通过控制覆雪时长保证降雪量一定，以单串雪层桥接度达95％左右时长20分钟为标准。
所述步骤3以500kV普通型复合绝缘子悬垂单串的升压闪络电压值Uf为基准，按下式计算出双串中心间距450mm、650mm，双串低压端间距450mm，高压端间距600mm、倒V串30°、60°、90°，各串相对单串升高或降低的比例ΔU作为判断标准：
式中，Uf(1)是I串悬垂绝缘子的闪络电压值，单位为kV，Uf(2)是非I串悬挂方式下的闪络电压值，单位为kV。
本发明的优点和积极效果是：
本发明根据500kV普通型复合绝缘子双II串间距变化、倒V串间距与角度变化，对500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验样品设计、500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式进行试验，得到试验结果，将其作为一套体系完整的试验方法，可指导不同地区不同程度500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式的试验，具有全面准确性、易于实现等特点。
附图说明
图1是本发明的500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验系统结构图；
图2是普通型复合绝缘子双串II型与倒V型间距、角度优化示意图；
图3是试验母线单端间距调节装置结构图。
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500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法，包括以下步骤：
步骤1、将500kV普通型复合绝缘子安装在人工覆冰试验气候室内构建500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验系统。
在本步骤中，将500kV普通型复合绝缘子安装在人工覆冰试验气候室1内。如图1所示，该人工覆冰试验气候室主要包含有电源系统、制冷系统、覆冰雪系统和融冰雪系统四个主要部分。所述电源系统由分压器、谐振电抗器、励磁变压器、变频电源、工频电源连接构成并安装在人工覆冰试验气候室外部。所述制冷系统2由空气压缩机构成并安装在人工覆冰试验气候室内部。所述覆冰雪系统3采用改造后的小型雪炮并安装在人工覆冰试验气候室内部，可对供气供水压力进行调节，从而对所造出的雪的含水量具有一定调节性能。所述融冰雪系统4由位于气候室内壁的融冰灯阵构成并安装在人工覆冰试验气候室内部，可加速融冰升温过程，实现对融冰速率的动态调节。
步骤2、通过调节高、低压两段间距实现对双串II型间距与倒V型间距、角度的各种试验布置，满足试验条件。
普通型复合绝缘子双串II型与倒V型间距、角度优化试验布置按图2所示进行布置，试验接地线1与低压端母线2相连接，被试复合绝缘子3平行或呈一定角度连接在低压端母线2和高压端母线4之间，高压试验线与高压端母线4相连接。低压端母线2和高压端母线4上均安装由母线单端间距调节装置，通过母线单端间距调节装置可分别调整被试复合绝缘子3在低压端母线2或高压端母线4上的间距，从而调节调节高、低压两段间距实现对双串II型间距与倒V型间距、角度的各种试验布置，满足试验条件。
在本步骤中，母线单端间距调节装置如图3所示，安装在低压端(或高压端)母线1上用于连接两支绝缘子低压端(或高压端)，该母线单端间距调节装置包括固定侧绝缘子球头螺栓2、固定侧绝缘子球头3、移动侧绝缘子球头与挂环4、移动侧绝缘子锁紧螺栓5和移动端与固定端间距刻度6；所述固定侧绝缘子球头3通过固定侧绝缘子球头螺栓2固定在低压端(或高压端)母线1的一端，移动侧绝缘子球头与挂环4通过移动侧绝缘子锁紧螺栓5可移动安装在低压端(或高压端)母线1的另一端，固定侧绝缘子球头3可与被试复合绝缘子相连接，移动侧绝缘子球头与挂环4可与被试复合绝缘子相连接。移动端与固定端间距刻度6设置在低压端(或高压端)母线1上。
步骤3、在500kV普通型复合绝缘子双串并联不同中心间距悬垂布置、倒V串型不同中心角度布置下进行覆湿雪闪络电压。
在本步骤中，高低压两端的间距不能过大，结合实际情况，开展对比分析与优化。将闪络电压数据填入下表，对比得出最有方案。
在试验过程中，采用人工污秽试验的固体涂层法，其试验依据为GB/T 4585-2004、GB/T 16927.2-2013及IEC 61245-2015。试验用NaCl模拟导电物质，用中国高岭土模拟惰性物质。采用定量涂污法，按比例将高岭土、NaCl和去离子水混合并均匀涂刷于绝缘子表面。
为保证各试品覆冰闪络试验具有可比性，在试验过程参考DL/T 1244-2013对试验流程进行规范。由升压法得到每次试验的闪络电压。每组试品闪络3-5次，以最低闪络电压值作为评判该试品冰闪性能的参数。
试验中双串绝缘子中心间距分为450mm、650mm以及低压端间距450mm，高压端间距600mm三种。倒V串绝缘子中心角度分为30°、60°和90°三种。覆雪阶段，通过控制覆雪时长保证降雪量一定，以单串重覆雪(单串雪层桥接度达95％左右)时长20分钟为标准。
试验结果如表1所示。
表1不同布置串型试验结果
以500kV普通型复合绝缘子悬垂单串的升压闪络电压值Uf为基准，按式(1)计算出双串中心间距450mm、650mm，双串低压端间距450mm，高压端间距600mm、倒V串30°、60°、90°，各串相对单串升高或降低的比例ΔU，结果如表2。
式中，Uf(1)是I串悬垂绝缘子的闪络电压值，kV。Uf(2)是非I串悬挂方式下的闪络电压值，kV。
表2不同布置串型ΔU
试验结果显示：
双串中心间距450mm的布置方式较双串中心间距650mm、双串低压端间距450mm，高压端间距600mm两组的闪络电压提高幅度明显增大达到11.6％。回看该组的试验图像所示记录发现，在试验过程中有雪层脱落致使绝缘子绝缘性能提高，因而其闪络电压较高。结合其他两组双串中心间距650mm和双串低压端间距450mm，高压端间距600mm的闪络试验结果：分别较单串绝缘子闪络电压降低1.4％和2.9％。对比三组不同中心间距的双串布置方式下的试验放电过程，贯穿闪络的放电电弧均只在两串中的某一串上发展，两串之间并无窜弧现象。因此可以得出结论双串绝缘子较单串有更多闪络路径，放电概率增加因而其闪络电压较低约1％-3％。同时试验中所设置的几组中心间距均不会导致串间窜弧引起绝缘短接使闪络电压降低的现象。
对比倒V串不同角度的试验结果，30°、60°、90°倒V相比单串绝缘子分别提高9.2％、14％和15％。在降雪量一定情况下，角度增大，湿雪中水分在重力作用下下渗到倾斜一侧形成冰棱，从而减弱雪层在绝缘子轴向厚度的发展，则其雪层桥接程度降低，提高了闪络电压。值得注意的是，由于倒V串中心角度增大，其绝缘子串与水平方向夹角会随之减小，使伞裙边缘的冰棱更容易对导线放电，短接较长的绝缘距离造成闪络电压降低，而30°和60°试验组均未出现该现象。总结可知倒V串雪闪电压可看作三种影响的共同作用的结果：倒V串中心间距的增大使覆雪桥接程度降低使闪络电压升高，但同时角度的增大使得与导线夹角处更容易短接以及倒V结构相比单串闪络概率增加均会使闪络电压下降。这很好地解释了倒V60°与90°串结构的闪络电压相差不大的结果。
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 (4)
1.一种500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、将500kV普通型复合绝缘子安装在人工覆冰试验气候室内构建500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验系统；
步骤2、通过调节高、低压两段间距实现对双串II型间距与倒V型间距、角度的各种试验布置，满足试验条件；
步骤3、将500kV普通型复合绝缘子双串并联不同中心间距悬垂布置、倒V串型不同中心角度布置下进行覆湿雪闪络电压试验；
所述人工覆冰试验气候室主要包含有电源系统、制冷系统、覆冰雪系统和融冰雪系统；所述电源系统由分压器、谐振电抗器、励磁变压器、变频电源、工频电源连接构成并安装在人工覆冰试验气候室外部；所述制冷系统由空气压缩机构成并安装在人工覆冰试验气候室内部；所述覆冰雪系统采用小型雪炮并安装在人工覆冰试验气候室内部；所述融冰雪系统由位于气候室内壁的融冰灯阵构成并安装在人工覆冰试验气候室内部；
所述普通型复合绝缘子的布置方式为：将试验接地线与低压端母线相连接，被试复合绝缘子平行或呈一定角度连接在低压端母线和高压端母线之间，高压试验线与高压端母线相连接；
所述低压端母线和高压端母线上均安装由母线单端间距调节装置，该母线单端间距调节装置包括固定侧绝缘子球头螺栓、固定侧绝缘子球头、移动侧绝缘子球头与挂环、移动侧绝缘子锁紧螺栓和移动端与固定端间距刻度；所述固定侧绝缘子球头通过固定侧绝缘子球头螺栓固定在低压端母线或高压端母线的一端，移动侧绝缘子球头与挂环通过移动侧绝缘子锁紧螺栓可移动安装在低压端母线或高压端母线的另一端，固定侧绝缘子球头、移动侧绝缘子球头与挂环用于被试复合绝缘子相连接；所述移动端与固定端间距刻度设置在低压端母线或高压端母线上。
2.根据权利要求1所述的一种500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法，其特征在于：所述步骤3在试验中，进行如下试验：双串绝缘子中心间距分为450mm、650mm以及低压端间距450mm，高压端间距600mm三种，倒V串绝缘子中心角度分为30°、60°和90°三种。
3.根据权利要求1所述的一种500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法，其特征在于：所述步骤3采用定量涂污法并按比例将高岭土、NaCl和去离子水混合并均匀涂刷于绝缘子表面；采用升压法得到每次试验的闪络电压，每组试品闪络3-5次，以最低闪络电压值作为评判该试品冰闪性能的参数；在覆雪阶段，通过控制覆雪时长保证降雪量一定，以单串雪层桥接度达95％左右时长20分钟为标准。
4.根据权利要求1所述的一种500kV普通型复合绝缘子双串悬挂方式试验方法，其特征在于：所述步骤3以500kV普通型复合绝缘子悬垂单串的升压闪络电压值Uf为基准，按下式计算出双串中心间距450mm、650mm，双串低压端间距450mm，高压端间距600mm、倒V串30°、60°、90°，各串相对单串升高或降低的比例ΔU作为判断标准：
式中，Uf(1)是I串悬垂绝缘子的闪络电压值，单位为kV，Uf(2)是非I串悬挂方式下的闪络电压值，单位为kV。
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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