淺析復(fù)合絕緣子與瓷和玻璃絕緣子直流污閃特性比較

摘 要：文章比較了復(fù)合絕緣子和瓷和玻璃絕緣子在直流污閃特性方面區(qū)別，以人工污穢試驗的方式，滿足我國特高壓直流工程建設(shè)的一些需要。主要從試驗準(zhǔn)備入手，然后闡述試驗結(jié)果。希望文章內(nèi)容能為相關(guān)人員提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：復(fù)合絕緣子；瓷合玻璃絕緣子；直流污閃特性

有很多學(xué)者對不同類型的絕緣子直流電氣開展了相應(yīng)研究。在電壓的影響下，絕緣子的污閃特性沒有隨爬距增加出現(xiàn)線性關(guān)系，積污較少的是結(jié)構(gòu)簡單的絕緣子，并能對傘裙和\"短接\"電弧起到抑制的作用。復(fù)合絕緣子自潔能力較差，積污較重對泄露距離的使用效率較低，與瓷合玻璃絕緣子相比，相同情況下，需要很小的爬距。相比之下，復(fù)合絕緣子更有優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)更加簡單，效率很高，具有較好的耐污性能。

1 絕緣子特性比較準(zhǔn)備

1.1 比較地點

選取一個大型多功能人工氣候室，高為12.6米，直徑為8.3米，該地點的海拔為232m。電源選用的是可控硅±600kV/0.5A雙反饋直流，動態(tài)壓降會在泄漏電流為0.5A時小于5%，電壓紋的指數(shù)小于3%，能夠達(dá)到IEC對直流污閃特性的相關(guān)電源要求，并嚴(yán)格遵守接線原理。

1.2 比較材料

選取標(biāo)準(zhǔn)懸式瓷和絕緣子XP-160、XZP-210，懸式玻璃絕緣子LXZP-210、LXZP-300，直流復(fù)合絕緣子FXBW-±500/160短樣A、B和短樣C FXBW-±800/400，這些材料的相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 絕緣子材料參數(shù)對比圖

在圖中結(jié)構(gòu)高度為H；電弧距離為h；瓷和玻璃絕緣子盤徑為D；復(fù)合絕緣子大傘徑為d1，小傘徑為d2；爬距為L。

1.3 比較方法

對上述材料采用固體層的方法染上污物。復(fù)合絕緣子選用定量涂刷法，各種污物下灰密與嚴(yán)密的比例為6：1，染污前預(yù)處理會使材料表明的憎水性受損，降至HC4-HC5，材料預(yù)處理后1小時完成涂污工作， 24小時后進(jìn)行比較。瓷和玻璃絕緣子運用的是浸污法，并將這些材料用蒸汽霧濕潤。每串染污絕緣子應(yīng)進(jìn)行4～5次閃絡(luò)試驗，然后污穢度相同時，瓷和玻璃絕緣子涂污3次，復(fù)合絕緣子A、B涂污5次，復(fù)合絕緣子C涂污3次，然后重復(fù)進(jìn)行實驗比較。

2 絕緣子特性比較結(jié)果

2.1 比較數(shù)據(jù)

比較數(shù)據(jù)表明，在5～25片絕緣子材料的直流污閃特性和串長成線性關(guān)系，所以得出不同鹽密下，7種復(fù)合絕緣子和瓷和玻璃絕緣子的情況，如表2、表3所示。

表2 復(fù)合絕緣子的比較結(jié)果

因為復(fù)合絕緣子很難對污穢染涂程度和表面憎水性破壞進(jìn)行控制，所以比較數(shù)據(jù)存在一定誤差。

表3 瓷和玻璃絕緣子的比較結(jié)果

2.2 污穢影響特征指數(shù)的對比

通過比較，污穢絕緣子50%閃絡(luò)電壓U50和（|ESDD之間可以用以下公式進(jìn)行表示：

U50=A？籽■■

公式中：絕緣子結(jié)構(gòu)和材料有關(guān)的系數(shù)為A；（|ESDD給U50帶來的影響的特征值為α。

表4 不同型號絕緣子的A和α值

因為不同的絕緣子類型和材質(zhì)，α的數(shù)值具有明顯差異。通過表4能夠得知直流電源下，復(fù)合絕緣子的α值范圍是0.264～0.290，瓷和玻璃絕緣子的α值范圍是0.315～0.354，復(fù)合絕緣子的α值明顯小于復(fù)合絕緣子。表明直流電源下，鹽密對復(fù)合絕緣子的影響比瓷和玻璃絕緣子小。

2.3 沿面50%閃絡(luò)電壓梯度的對比

根據(jù)表2和表3的結(jié)果和相關(guān)公式，能夠計算出不同類型絕緣子沿面50%閃絡(luò)電壓梯度EL和鹽密的變化情況，如圖1所示。

圖1 不同種類絕緣子50%閃絡(luò)電壓梯度EL

不同絕緣子根據(jù)（|ESDD的增加，EL會有所降低。在不同鹽密下，除了復(fù)合材料C的EL比參照物——玻璃絕緣子的數(shù)值小之外，其他復(fù)合絕緣子的EL都比瓷和玻璃絕緣子要大，而且根據(jù)（|ESDD增長，絕緣子材料的EL會逐漸下降并趨于平緩。瓷和玻璃絕緣子污層表面因為受潮而形成的連續(xù)水膜有一定差異，與之相反，復(fù)合絕緣子污層表面有一定憎水性，受潮時會出現(xiàn)多個獨立水帶和區(qū)域性水膜，高阻干區(qū)出現(xiàn)在水帶和水膜之間，使絕緣子的污層電阻有所提高，局部電弧和泄漏電流的發(fā)展受到阻礙，閃絡(luò)電壓增加，高阻干區(qū)的可溶性鹽不充分溶解會導(dǎo)致無法完全發(fā)揮導(dǎo)電功能，在EL的影響下，瓷和玻璃絕緣子比復(fù)合絕緣子的鹽密影響小。

在復(fù)合絕緣子分類中，相同鹽密的情況下，復(fù)合材料C的EL最小。從圖1分析可知，復(fù)合材料A、B、C的爬高比分別是3.352、3.224、3.638，若結(jié)構(gòu)高度有所變化，那么片地增加的爬電距離不會使污閃電壓的梯度提高，可能會因為傘裙間距的縮小，造成直流電弧與傘裙短接，爬距利用率有一定降低，同時復(fù)合材料C傘盤和桿徑大于復(fù)合材料A、B，有較小的絕緣電阻。通過以上分析能夠得知，復(fù)合絕緣子傘形結(jié)構(gòu)對50%閃絡(luò)電壓梯度具有重要作用。

3 結(jié)束語

通過上文對復(fù)合絕緣子與瓷和絕緣子的直流污閃特性的比較分析，能夠得知復(fù)合絕緣子的直流污閃電壓很少受到污穢程度的影響，根據(jù)α值的比較情況，復(fù)合絕緣子要比瓷和玻璃絕緣子的數(shù)值小。瓷和玻璃絕緣子的EL小于復(fù)合絕緣子，而且后者的EL值會根據(jù)鹽密升高而有所降低，并逐漸低于瓷和玻璃絕緣子。在復(fù)合絕緣子中，其結(jié)構(gòu)形式會對污閃特性有重要意義，尤其是類型和傘裙結(jié)構(gòu)。在鹽密相同的情況下，復(fù)合材料C的EL最小，復(fù)合材料A、B的耐污性能都高于復(fù)合材料C。所以，無論污穢度出現(xiàn)何種變化，直流模式下，復(fù)合絕緣子的爬電距離的有效值（KS）要大于瓷和玻璃絕緣子。若有污穢程度相同的前提，那么復(fù)合絕緣子材料A、B的爬電比距只能達(dá)到瓷和玻璃絕緣子的78%左右，并隨著污穢程度的增長，突出耐污性能。

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作者簡介：彭彥博（1977，7-），男，漢族，山西運城人，任職于山西省運城市電力設(shè)計院，研究方向：電力技術(shù)。