CN216082989U - 一种防鸟粪绝缘护套试验平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种防鸟粪绝缘护套试验平台，包括绝缘门型支架，所述绝缘门型支架的顶部设有金属网状横担，所述金属网状横担的下方设有绝缘子，所述绝缘子的下端固定有导线，所述导线接电源，所述绝缘子的一侧通过铜导线悬吊有仿鸟粪铜棒，所述铜导线接地。本实用新型通过建立与鸟粪相似的导电通道模型，分析间隙击穿电压对绝缘护套厚度、沿面闪络电压对绝缘护套长度的影响，可以得到不同电压等级下绝缘护套的长度和厚度的最优化配置，从而降低经济成本，减轻绝缘护套对绝缘子以及横担的负载。
Description
技术领域
本实用新型属于输电线路用绝缘护套技术领域，具体涉及一种防鸟粪绝缘护套试验平台。
背景技术
随着人类对生态环境保护意识的增强，鸟类的种类与数目越来越多，与之伴随而生的是生态环境与输电线路安全运行之间的矛盾。国内外由于鸟粪下落带来的事故屡见不鲜，据资料显示，美国佛罗里达州地区1988－1992年间所统计的3230次关于输电线路发生的事故中，不明原因闪络故障占48％，并怀疑鸟害是最主要因素；1990年IEEE的调查数据表明，输电线路所发生的故障中近 25％是由鸟类引起的，而变电站因鸟引起的故障比例更是高达86％。南非在 1996－1999年间统计了275kV系统发生的1326次相关事故的数据中，由于鸟粪引发的闪络事故占34％，位居各类事故原因之首；与国外情况相比，国内的情况也不容乐观。2005－2014这十年间，国家电网公司统计得到110(66)kV及以上输电线路发生涉鸟故障高达1800余次，占线路总跳闸次数的7.1％。2015年， 330kV及以上输电线路鸟害跳闸共计131次。
针对鸟害问题，研究人员提出了众多防鸟措施，包括：驱鸟器、防鸟刺、防鸟粪绝缘护套等，其中防鸟粪绝缘护套可以有效降低由于鸟粪引起的故障，进而在高压输电网中得到了广泛的应用。绝缘护套的使用增加了绝缘子串以及横担的负载，因此会对绝缘子串和横担的机械性能带来影响。由护套的电气特性可知，当护套的厚度增大，组合间隙的击穿电压越高；当护套的长度越大，发生沿面闪络的概率越小，即对防护效果越好。但是实际运行中，护套的厚度和长度不能无限制的增加，这是因为由于护套的存在，增加了绝缘子以及横担的负载，若不控制护套的尺寸，则会增加由于过负荷引起的绝缘子或者横担的机械故障。且目前对不同电压等级线路所需要包覆的护套厚度、长度尚不清晰，护套配置方案尚不明确。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种防鸟粪绝缘护套试验平台，通过建立与鸟粪相似的导电通道模型，分析间隙击穿电压对绝缘护套厚度、沿面闪络电压对绝缘护套长度的影响，得到不同电压下绝缘护套的长度和厚度的最优化配置，从而降低经济成本，减轻绝缘护套对绝缘子以及横担的负载。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种防鸟粪绝缘护套试验平台，包括绝缘门型支架，所述绝缘门型支架的顶部设有金属网状横担，所述金属网状横担的下方设有绝缘子，所述绝缘子的下端固定有导线，所述导线接电源，所述绝缘子的一侧通过铜导线悬吊有仿鸟粪铜棒，所述铜导线接地。
进一步的，所述绝缘子通过钢丝固定在所述金属网状横担的下方中心位置。
进一步的，所述导线的两端通过绝缘绳与所述绝缘门型支架连接。
进一步的，所述绝缘子的下端通过导线夹固定所述导线。
进一步的，所述仿鸟粪铜棒的下端为尖头结构。
进一步的，所述金属网状横担的材料为铝合金。
进一步的，所述绝缘门型支架由12根环氧树脂棒构成矩形体框架。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
本实用新型通过建立与鸟粪相似的导电通道模型，分析间隙击穿电压对绝缘护套厚度、沿面闪络电压对绝缘护套长度的影响，得到不同电压下绝缘护套的长度和厚度的最优化配置，从而降低经济成本，减轻绝缘护套对绝缘子以及横担的负载。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是含绝缘护套的组合间隙的击穿特性图；
图3是空气间隙为0时的护套体击穿特性图；
图4是放电过程示意图；
图5是绝缘护套表面状态对极限沿面闪络距离的影响示意图；
图6是绝缘护套配置方案流程图；
图7是绝缘护套长度配置示意图；
图8是沿面闪络特性测试结果图。
具体实施方式
以下结合附图，进一步说明本实用新型的一种防鸟粪绝缘护套试验平台的具体实施方式。本实用新型的一种防鸟粪绝缘护套试验平台不限于以下实施例的描述。
实施例一：
参见图1，一种防鸟粪绝缘护套试验平台，包括绝缘门型支架1，绝缘门型支架1的顶部设有金属网状横担2，金属网状横担2的下方设有绝缘子3，绝缘子3的下端固定有导线4，导线4接电源，绝缘子3的一侧通过铜导线5悬吊有仿鸟粪铜棒6，铜导线5接地。
在本实施例中，绝缘门型支架1起支撑和绝缘作用，由12根环氧树脂棒构成矩形体框架，其长度为2m，宽度为0.8m，高度为2.5m。在绝缘门型支架上方放置金属网状横担2，金属网状横担2的材料为铝合金，模拟输电杆塔的金属横担，其长度为1.2m，宽度为1m。绝缘子3通过钢丝固定在金属网状横担2的下方中心位置，绝缘子3的下端通过导线夹固定导线4，导线4的两端通过绝缘绳 7与绝缘门型支架1的立柱连接，在试验过程中可以调节该绝缘绳的松紧程度，以保证导线处于水平状态。仿鸟粪铜棒6采用长40cm，直径1cm的铜棒模拟下落的鸟粪，仿鸟粪铜棒6的下端为尖头结构，上端与铜导线5连接，铜导线从金属网状横担2的孔洞穿出并接地，试验过程中可以通过铜导线调节空气间隙的长度。导线4为110kV线路用钢芯铝绞线。
试验过程中，首先根据试验要求调整导线4和仿鸟粪铜棒6的位置，随后用绝缘绳7固定导线4的位置；加压方式采用匀速升压，速度为1V/s，若研究组合间隙工频击穿电压，则试验过程中需要观察是否出现沿面闪络，若出现沿面闪络，则调整导线的水平位置，保证不出现沿面闪络。
绝缘护套厚度对间隙击穿特性的影响
基于上述试验平台，研究不同厚度和间隙距离下，含绝缘护套8的组合间隙的工频击穿特性。空气间隙的长度分别设置为0cm、5cm、10cm和15cm，组合间隙的击穿电压如图2所示。
在图2中，当绝缘护套厚度一定时，组合间隙的击穿电压与空气间隙长度的平方呈正相关，当空气间隙为0时，绝缘护套的体击穿电压随绝缘护套厚度的变化如图3所示，由试验结果可知，在所研究的厚度范围内，绝缘护套的击穿电压随其厚度的增加，呈非线性增大趋势，通过曲线拟合得出击穿电压与厚度的对应关系如式(1)，其中U为击穿电压，x为护套的厚度，当护套的厚度大于2时，该公式可以用做护套击穿电压的估计。
U＝2.2x2－3.7x+22.8 (1)
绝缘护套长度对沿面闪络的影响
当绝缘护套的包覆长度较短时，在鸟粪下落的过程中，可能首先会发生沿面闪络，如图4所示，当绝缘护套的体击穿电压高于绝缘护套的沿面闪络电压时，会在绝缘护套上表面形成贯穿电极的放电通道，因此有必要对绝缘护套的沿面闪络特性展开研究。
为了研究绝缘护套的沿面闪络特性，在试验平台中，调整仿鸟粪铜棒6与绝缘护套上表面的距离为0cm，在保证绝缘护套左端(图4中端点1的位置)不发生沿面闪络的前提下，调整L的值，研究绝缘护套长度对沿面闪络特性的影响。
选择厚度为2mm的绝缘护套为研究对象，表面状态包括干燥、潮湿和污秽状态。根据GB/T16927.1－2011湿试验标准对绝缘护套表面进行喷淋以模拟潮湿的状态，根据Q/GDW152－2006中对污秽等级的划定，利用NaCl、硅藻泥、纯净水按照盐密：灰密＝1：5的比例配制污秽，并均匀涂抹在护套表面以模拟污秽运行状态。
不同表面状态下，绝缘护套的极限沿面闪络距离的变化如图5所示，由图5 可知，极限沿面闪络随厚度的增大，呈线性增加的趋势，相同厚度下，污秽条件下护套的极限沿面闪络距离最大，即污秽状态，护套的沿面闪络性能最差。污秽状态下极限沿面闪络距离对应的沿面闪络电压值如表1所示，可计算出污秽状态下，护套沿面可以承受的电压为1.2kV/cm，则可以采用式(2)估算极限沿面闪络距离其中Lmax为极限沿面闪络距离，U为间隙为0时护套的体积穿电压。
表1沿面闪络电压与距离
绝缘护套的配置方案示例
由前述研究可知，输电线路绝缘护套的防护效果主要由绝缘护套的厚度和包覆长度决定，其中护套的厚度主要由体击穿电压决定，包覆长度主要由体击穿电压和表面状态决定，因此在配置绝缘护套时，首先设定U为输电线路的额定运行电压，根据式(1)配置绝缘护套的厚度，然后根据式(2)得到极限沿面距离，即为护套的包覆长度，如图6所示。
以110kV输电线路为例，单相电压约为63.5kV，即令U等于63.5kV，代入式(1)中，求得护套的厚度约为5.22mm；由式(2)可得极限沿面闪络距离为 52.9cm。
根据上述计算结果，应用于110kV输电线路的防鸟粪绝缘护套，其厚度推荐使用6mm；为了保证鸟粪下落过程中不出现沿面闪络现象，如图7、图8所示，需保证L1大于等于60cm。
为了验证上述配置方案的可行性，在试验平台中，对绝缘护套的沿面闪络和击穿特性进行测试。首先调整仿鸟粪铜棒6与绝缘护套边缘的距离，测试不同距离下的沿面闪络电压，测试结果如图8所示，结果表明当线路在额定电压下运行时，绝缘护套的极限沿面闪络距离为51cm，即上述配置方案可以有效防止护套出现沿面闪络。
确保绝缘护套不发生沿面闪络的情况下，对绝缘护套的击穿特性进行测试，试验结果表明，当空气间隙长度为0时，上述绝缘护套的击穿电压为78.5kV，比额定运行电压高出了约23％。综上所述，该配置方案下的绝缘护套，可以有效防止由于鸟粪引起的闪络故障。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种防鸟粪绝缘护套试验平台，其特征在于：包括绝缘门型支架(1)，所述绝缘门型支架(1)的顶部设有金属网状横担(2)，所述金属网状横担(2)的下方设有绝缘子(3)，所述绝缘子(3)的下端固定有导线(4)，所述导线(4)接电源，所述绝缘子(3)的一侧通过铜导线(5)悬吊有仿鸟粪铜棒(6)，所述铜导线(5)接地。
2.如权利要求1所述的一种防鸟粪绝缘护套试验平台，其特征在于：所述绝缘子(3)通过钢丝固定在所述金属网状横担(2)的下方中心位置。
3.如权利要求1所述的一种防鸟粪绝缘护套试验平台，其特征在于：所述导线(4)的两端通过绝缘绳(7)与所述绝缘门型支架(1)连接。
4.如权利要求1所述的一种防鸟粪绝缘护套试验平台，其特征在于：所述绝缘子(3)的下端通过导线夹固定所述导线(4)。
5.如权利要求1所述的一种防鸟粪绝缘护套试验平台，其特征在于：所述仿鸟粪铜棒(6)的下端为尖头结构。
6.如权利要求1所述的一种防鸟粪绝缘护套试验平台，其特征在于：所述金属网状横担(2)的材料为铝合金。
7.如权利要求1所述的一种防鸟粪绝缘护套试验平台，其特征在于：所述绝缘门型支架(1)由12根环氧树脂棒构成矩形体框架。
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