覆冰絕緣子導(dǎo)電離子分布規(guī)律

蔣興良 胡玉耀 汪泉霖 范才進 朱承治

(1.輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室(重慶大學(xué)) 重慶 400044 2.國網(wǎng)浙江省電力公司 杭州 310000)

覆冰絕緣子導(dǎo)電離子分布規(guī)律

蔣興良1胡玉耀1汪泉霖1范才進1朱承治2

(1.輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室(重慶大學(xué)) 重慶 400044 2.國網(wǎng)浙江省電力公司 杭州 310000)

為研究電場及染污方式對覆冰復(fù)合絕緣子導(dǎo)電離子分布的影響，該文在低溫、低氣壓人工氣候室對兩種染污方式下的35 kV復(fù)合絕緣子開展了帶電和不帶電雨凇覆冰試驗。結(jié)合COMSOL軟件仿真分析冰凌尖端水滴及覆冰滴水過程對絕緣子覆冰的影響，揭示電場、染污方式和染污程度對覆冰絕緣子離子分布的影響規(guī)律。結(jié)果表明：電場對絕緣子覆冰形態(tài)、冰層及冰凌中離子分布和閃絡(luò)電壓均有顯著的影響；在帶電覆冰條件下，采用覆冰水電導(dǎo)率法時的冰層及冰凌融冰水電導(dǎo)率均低于不帶電時；在不帶電覆冰條件下，采用固體涂層法時的融冰水電導(dǎo)率遠高于覆冰水電導(dǎo)率；絕緣子帶電覆冰時的閃絡(luò)電壓高于不帶電時，而閃絡(luò)過程中的融冰水電導(dǎo)率低于不帶電時。在分析絕緣子覆冰閃絡(luò)時，應(yīng)考慮晶釋效應(yīng)對其閃絡(luò)特性的影響。

覆冰絕緣子 導(dǎo)電離子 電導(dǎo)率 電場 晶釋效應(yīng)

0 引言

由于我國能源分布不均衡，負(fù)荷中心和能源中心相距甚遠，為滿足負(fù)荷中心日益增長的用電需求，開工建設(shè)了多條超、特高壓輸電線路[1]。我國地域遼闊、地形地貌復(fù)雜，這些線路不可避免地經(jīng)過覆冰(雪)、污穢、高海拔地區(qū)。在低溫、高濕、高海拔地區(qū)，受氣象(微氣象)、地形(微地形)的影響，超、特高壓輸電線路易遭受冰雪災(zāi)害的影響[2]。2008年初，罕見的冰雪災(zāi)害導(dǎo)致我國南方大面積停電甚至電網(wǎng)解列，給人民的生命、財產(chǎn)和安全構(gòu)成了極大的威脅[3，4]。近年來輸電線路事故仍時有發(fā)生。因此，深入研究絕緣子覆冰形成的機理及覆冰后的閃絡(luò)過程和特性，對于我國超、特高壓輸電工程建設(shè)和外絕緣設(shè)計具有工程應(yīng)用價值和指導(dǎo)意義。

國內(nèi)外研究學(xué)者針對絕緣子覆冰機理及覆冰后的電氣特性開展了大量的研究。文獻[5]在多功能人工氣候室模擬自然覆冰條件試驗研究了不同環(huán)境參數(shù)對110 kV復(fù)合絕緣子覆冰的影響。文獻[6]研究了在嚴(yán)重覆冰條件下，絕緣子直徑對閃絡(luò)特性的影響，提出了用于預(yù)測不同直徑的覆冰絕緣子閃絡(luò)電壓的數(shù)學(xué)模型并進行了驗證。文獻[7]研究了自然條件下懸式復(fù)合絕緣子雨凇與輕霧凇覆冰形態(tài)，并從水滴碰撞和凍結(jié)兩個過程揭示了兩類覆冰形態(tài)差異的原因。文獻[8]針對35 kV復(fù)合絕緣子開展了不帶電及帶不同電壓類型的雨凇覆冰試驗，對比分析了電壓類型對絕緣子覆冰及閃絡(luò)特性的影響。文獻[9]在人工氣候室研究了不同傘裙結(jié)構(gòu)的復(fù)合絕緣子的覆冰增長及電氣特性，結(jié)果表明：絕緣子的覆冰量和閃絡(luò)電壓與傘裙結(jié)構(gòu)、泄漏距離、覆冰水電導(dǎo)率等均有關(guān)系。文獻[10]研究了間插布置方式對絕緣子串閃絡(luò)特性的影響，結(jié)果表明：“3+1”和“4+1”的絕緣子串布置方式可大大提高覆冰絕緣子的交流冰閃電壓。

盡管國內(nèi)外學(xué)者對絕緣子覆冰進行了大量的研究，但僅有部分學(xué)者涉及覆冰過程中晶釋效應(yīng)的研究。由于晶釋效應(yīng)的存在，覆冰水在凍結(jié)過程中溶解的導(dǎo)電離子會被排釋在冰晶體外表面，致使其中的導(dǎo)電離子重新分布，從而導(dǎo)致冰晶體內(nèi)部的電導(dǎo)率呈現(xiàn)差異。為了計算剩余冰層電阻，文獻[11，12]利用三角冰板模型在交、直流電壓下，建立了覆冰水電導(dǎo)率和冰表面電導(dǎo)率兩者之間的線性關(guān)系。文獻[13]通過對圓柱形冰樣品的研究表明，冰內(nèi)、外表面電導(dǎo)率隨著外施電壓的升高而升高，并且電壓與電導(dǎo)率之間呈指數(shù)關(guān)系。鄧禹等基于高錳酸鉀溶液的冷凝實驗證明了冰水相變過程中鹽分遷移現(xiàn)象的存在，并研究了鹽分遷移對覆冰絕緣子閃絡(luò)電壓及泄漏電流的影響[14，15]。

綜上所述，國內(nèi)外研究學(xué)者主要基于各種覆冰模型研究了覆冰水相變過程中的晶釋效應(yīng)，但是，缺乏對覆冰絕緣子導(dǎo)電離子分布規(guī)律的研究。鑒于此，本文在人工氣候室采用兩種染污方式對35 kV復(fù)合絕緣子分別開展帶電與不帶電雨凇覆冰試驗，對比分析電場對絕緣子覆冰的影響；然后，基于融冰期對融冰水電導(dǎo)率的測量結(jié)果，揭示導(dǎo)電離子在冰中的空間分布；最后，基于閃絡(luò)試驗研究晶釋效應(yīng)對覆冰絕緣子閃絡(luò)特性的影響。

1 試品、試驗裝置及程序

1.1 試品

試驗選用FXBW-35/70試品，其結(jié)構(gòu)參數(shù)和示意圖分別見表1和圖1。表1中，L為爬電距離，h為結(jié)構(gòu)高度，d為芯棒直徑，d1、d2分別為大、小傘直徑。

表1 試品結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 Parameters of composite insulator (單位：mm)

圖1 試品絕緣子示意圖Fig.1 Configuration of specimen

1.2 試驗裝置

試驗在直徑2.0 m、長4.0 m的低溫、低氣壓人工氣候室進行，如圖2所示。室內(nèi)最低溫度為-36 ℃，噴頭采用IEC推薦的標(biāo)準(zhǔn)定制，水滴顆粒直徑范圍為10～120 μm，氣候室內(nèi)部的風(fēng)扇不僅可模擬風(fēng)速，而且使過冷卻水滴及室內(nèi)溫度分布均勻，試驗電源通過穿墻套管引入。

圖2 低溫、低氣壓人工氣候?qū)嶒炇褾ig.2 Artificial climate chamber with low temperature and low pressure

1.3 試驗程序

本文試驗內(nèi)容主要包括覆冰試驗、融冰試驗和閃絡(luò)試驗3部分。

1)覆冰試驗：在氣候室內(nèi)模擬自然覆冰條件下，水滴直徑為100～120 μm，噴霧流量為80 mm/h，環(huán)境溫度為-8 ℃，風(fēng)速為1～3 m/s。根據(jù)絕緣子人工覆冰試驗的要求，覆冰水在噴霧之前應(yīng)進行預(yù)冷卻至4 ℃。詳細的覆冰試驗程序見文獻[16，17]。

2)融冰試驗：待覆冰達到要求后，拍照并將絕緣子取出置于恒溫環(huán)境中融化。為了探究導(dǎo)電離子在冰中的分布規(guī)律，將冰層和冰棱分別進行融化并測量融冰水電導(dǎo)率。以冰層融化為例，試驗步驟為：①將完成覆冰后的復(fù)合絕緣子從氣候?qū)嶒炇胰〕鲋糜诤銣丨h(huán)境中，為了減小試驗誤差，整個測量過程試驗人員佩戴橡膠手套；②隨著時間的增加，冰層由外向內(nèi)開始融化，融化的水滴經(jīng)漏斗收集最終滴落在量筒中；③假 設(shè)絕緣子表面覆冰厚度及冰層融化速度一致，則同一時間冰層各處的厚度相等，每隔1 min取出量筒，并在下一滴融冰水滴落前更換新量筒，測量融冰水電導(dǎo)率并記錄其溫度；④冰層脫落或融冰水電導(dǎo)率幾乎不變時融冰試驗結(jié)束。

3)閃絡(luò)試驗：在融冰期，覆冰絕緣子的平均閃絡(luò)電壓通過均勻升壓法[2，18]獲得。閃絡(luò)試驗過程中，在待加壓絕緣子下方放置器皿收集閃絡(luò)時的融冰水，并測量其電導(dǎo)率和溫度。

2 覆冰絕緣子電場仿真計算

為了分析電場對絕緣子覆冰及離子分布的影響，本文采用有限元法建立試品絕緣子的二維軸對稱模型，利用COMSOL軟件對覆冰絕緣子的電場進行仿真。仿真所用到的試品結(jié)構(gòu)參數(shù)均為實測值，外施電壓為20 kV，仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3 復(fù)合絕緣子雨凇覆冰下的電壓分布Fig.3 Potential distribution for glaze iced composite insulators

由圖3可知，絕緣子覆冰形態(tài)對其表面電場分布有顯著的影響。與未覆冰相比，隨著冰凌長度的增加，覆冰絕緣子表面電場分布越來越不均勻，冰凌尖端電場明顯畸變。當(dāng)冰凌橋接了大部分傘裙時，被冰凌所圍的封閉空間內(nèi)，沒有電壓等值線穿過，覆冰絕緣子表面的高電導(dǎo)率水膜起了很好的屏蔽作用，高壓端大傘傘裙冰凌附近電壓等值線密集，電壓梯度變化大，此處的空氣間隙承受了絕緣子大部分電壓降，易產(chǎn)生電暈，如果電源的能量足夠大，則發(fā)展成為局部電弧，抑制冰凌的生長。

通過對覆冰過程中試驗現(xiàn)象的觀察發(fā)現(xiàn)，由于雨凇覆冰濕增長的特性，在覆冰過程中絕緣子表面存在高電導(dǎo)率水膜。因此，冰凌尖端會形成水滴(如圖4a所示)，進而發(fā)生覆冰滴水(如圖4b所示)。以往的仿真研究沒有考慮上述現(xiàn)象，本文采用圖4a、圖4b所示的模型進行仿真，其對應(yīng)仿真結(jié)果分別如圖4c、圖4b 所示。

圖4 復(fù)合絕緣子冰凌尖端模型及其仿真結(jié)果Fig.4 Composite insulators icicle tip models and their simulation results

仿真結(jié)果表明，當(dāng)冰凌尖端存在水滴及發(fā)生覆冰滴水現(xiàn)象時，高壓端冰凌尖端電場強度由5.72 kV/cm分別增加到7.93 kV/cm、9.18 kV/cm，大于覆冰環(huán)境下空氣間隙的臨界擊穿電場強度，進而誘發(fā)局部放電。在分析絕緣子覆冰增長過程中，應(yīng)考慮上述兩種現(xiàn)象對覆冰的影響。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 電場對絕緣子覆冰形態(tài)的影響

當(dāng)電導(dǎo)率γ20=320 μS/cm，覆冰結(jié)束后，絕緣子帶電與不帶電覆冰形態(tài)如圖5所示。不帶電覆冰時，絕緣子被冰凌完全橋接，冰凌光滑、豎直，且冰凌直徑較粗，內(nèi)部無氣泡。帶電覆冰時，冰凌尖端出現(xiàn)向絕緣子軸線側(cè)彎曲現(xiàn)象，冰凌根數(shù)少，冰凌間的空隙較大，且冰凌直徑小，內(nèi)部出現(xiàn)氣泡。這主要是因為絕緣子帶電覆冰條件下，電場對分布在空氣中的過冷卻水滴有極化作用，使得水滴沿著電場的方向移動，冰凌尖端出現(xiàn)彎曲。隨著覆冰時間的增長，冰凌長度增加。由圖3可知，絕緣子表面電場分布不均勻，冰凌尖端水滴的存在以及覆冰滴水過程，都有可能誘發(fā)冰凌尖端產(chǎn)生電暈甚至局部電弧，而且因絕緣子表面泄漏電流的作用，使得冰凌較細、不易橋接傘裙。

圖5 復(fù)合絕緣子帶電與不帶電覆冰形態(tài)Fig.5 Appearance of ice-covered composite insulators under energized and non-energized conditions

3.2 電場對晶釋效應(yīng)的影響

為了分析電場對晶釋效應(yīng)的影響，本文在320 μS/cm、500 μS/cm和800 μS/cm三種覆冰水電導(dǎo)率下，對復(fù)合絕緣子分別開展了帶電與不帶電覆冰試驗。冰層及冰凌融冰水電導(dǎo)率隨融冰時間的變化關(guān)系分別如圖6和圖7所示。

圖6 帶電與不帶電覆冰時的冰層融冰水電導(dǎo)率比較Fig.6 Comparison between melting water conductivity under energized icing and non-energized icing

圖7 帶電與不帶電覆冰時的冰凌融冰水電導(dǎo)率比較Fig.7 Comparison between melting water conductivity under energized icing and non-energized icing

由圖6可知，無論絕緣子覆冰過程中是否帶電，冰層融冰水電導(dǎo)率隨融冰時間的增加均呈非線性下降，且下降的速度先快后慢。以絕緣子不帶電覆冰為例，當(dāng)γ20分別為800 μS/cm、500 μS/cm和320 μS/cm時，冰層融化10 min之后，融冰水電導(dǎo)率分別由1 617 μS/cm、849 μS/cm和447 μS/cm下降到503 μS/cm、352 μS/cm和225 μS/cm，分別下降了68.9%、58.5%和49.7%，融冰30 min時的電導(dǎo)率分別為22.3 μS/cm、25.1 μS/cm和16.9 μS/cm。由此可見，絕緣子覆冰水在由液態(tài)至固態(tài)的相變過程中離子分布發(fā)生了變化，靠近冰層外表面離子濃度最大；在冰層與絕緣子交界面處離子濃度最低，融冰水電導(dǎo)率最小。分析其原因可能為：①過冷卻水滴在凍結(jié)過程中，溫度持續(xù)降低，溶質(zhì)的溶解度降低結(jié)晶析出；②覆冰水在凍結(jié)過程中會釋放大量的潛熱，其中溶解的導(dǎo)電離子獲得能量由凍結(jié)部分向未凍結(jié)部分遷移，最后凍結(jié)的部分導(dǎo)電離子濃度最高，即冰層外面離子含量最多。當(dāng)離子遷移速度小于水滴凍結(jié)速度，遷移結(jié)束。由于大量的導(dǎo)電離子獲得能量遷移至冰層外表面，僅有部分離子凍結(jié)在冰層中，因此冰層內(nèi)表面離子濃度最低。

從圖6可明顯看出，電場對晶釋效應(yīng)有影響，絕緣子帶電覆冰時的冰層融冰水電導(dǎo)率顯然低于不帶電覆冰時。電場對離子分布的影響體現(xiàn)在兩個方面：①絕緣 子帶電覆冰時由于泄漏電流的熱效應(yīng)，過冷卻水滴在絕緣子表面的凍結(jié)速度減慢、凍結(jié)量減少，由晶釋效應(yīng)釋出的導(dǎo)電離子沿絕緣子表面流失；②水分子是極性分子，在電場作用下被極化成電偶極子。由于交流電場的時變特性，導(dǎo)電離子和電偶極子在平衡位置做往返移動，遷移至冰層表面的導(dǎo)電離子減少。

由圖7可知，絕緣子在帶電和不帶電覆冰條件下，冰凌融冰水電導(dǎo)率與融冰時間呈非線性，且不帶電覆冰時的冰凌融冰水電導(dǎo)率高于帶電覆冰時的融冰水電導(dǎo)率。原因為：①絕緣子帶電覆冰時，由于泄漏電流、冰凌尖端局部放電的熱效應(yīng)，使得水滴在冰凌表面的凍結(jié)速度減慢，容易沿冰凌流失；②冰凌尖端水滴滴落瞬間提高了冰凌尖端與水滴間的電場，容易誘發(fā)電暈放電；③絕緣子帶電覆冰時，其冰凌內(nèi)部含有大量氣泡。

3.3 污穢對晶釋效應(yīng)的影響

為了模擬不同染污程度，等值附鹽密度(Equivalent Salt Deposit Density，ESDD)取值分別為0.08 mg/cm2、0.10 mg/cm2和0.15 mg/cm2，絕緣子表面覆冰厚度d分別取4 mm、6 mm和8 mm，覆冰水電導(dǎo)率為115 μS/cm。冰層及冰凌融冰水電導(dǎo)率的測量結(jié)果如圖8～圖11所示。

圖8 不同覆冰厚度下的冰層融冰水電導(dǎo)率變化(ESDD=0.08 mg/cm2)Fig.8 Melting water conductivity of the ice layer under different ice thicknesses (ESDD=0.08 mg/cm2)

圖9 不同覆冰厚度下的冰凌融冰水電導(dǎo)率變化(ESDD=0.08 mg/cm2)Fig.9 Melting water conductivity of icicle under different ice thicknesses (ESDD=0.08 mg/cm2)

圖10 不同鹽密下的冰層融冰水電導(dǎo)率變化(d=8 mm)Fig.10 Melting water conductivity of the ice layer under different ESDDs (d=8 mm)

圖11 不同鹽密下的冰凌融冰水電導(dǎo)率變化(d=8 mm)Fig.11 Melting water conductivity of icicle under different ESDDs (d=8 mm)

由圖8和圖9可知：

1)當(dāng)絕緣子表面染污時，冰層融冰水電導(dǎo)率遠大于不染污的情況，其最大值是覆冰水電導(dǎo)率的10.2倍，并且隨著覆冰厚度的增加，高數(shù)值電導(dǎo)率的數(shù)目也增加。電導(dǎo)率的最大值并未出現(xiàn)在冰層的外表面，而是靠近外表面的位置，當(dāng)溫度高于相變溫度時，冰層逐漸融化，待融化一段時間之后，水膜中含有大量的導(dǎo)電離子，提高了冰面水膜的電導(dǎo)率，在運行電壓下，絕緣子有可能發(fā)生冰閃。隨著融冰時間的增加，電導(dǎo)率逐漸下降，但在絕緣子與冰層的交界面附近融冰水電導(dǎo)率略有升高，其原因是：絕緣子表面污穢以及冰層中的導(dǎo)電離子在融化時均溶解在融冰水中，提高了融冰水的電導(dǎo)率。

2)當(dāng)ESDD=0.08 mg/cm2、絕緣子覆冰厚度不同時，其冰凌融冰水電導(dǎo)率隨融冰時間的增加呈非線性下降。覆冰厚度越小，融冰電導(dǎo)率越高。當(dāng)d=4 mm時，融冰水電導(dǎo)率的最大值約為覆冰水電導(dǎo)率的5.7倍。隨著融冰時間的增加，電導(dǎo)率逐漸降至很低的水平。分析其原因是：由噴頭噴出的過冷卻水滴接觸絕緣子表面，溶解了部分污穢。在水滴凍結(jié)過程中，污穢中的導(dǎo)電離子受晶釋效應(yīng)的影響，遷移至冰層表面。含有大量導(dǎo)電離子的水膜沿著冰凌向下運動的過程中被凍結(jié)。冰層厚度越薄，覆冰水中的導(dǎo)電離子越容易遷移到冰層表面。因此，冰凌的融冰水電導(dǎo)率越高。

由圖10和圖11可知：

1)當(dāng)d=8 mm，絕緣子表面染污鹽密不同時，冰層融冰水電導(dǎo)率隨時間的變化趨勢與圖8一致。融冰水電導(dǎo)率先升高后降低，在冰層與絕緣子交界面處略有升高。并且隨著污穢等級的增加，電導(dǎo)率最大值升高，冰層中的離子濃度增大。例如，當(dāng)ESDD=0.15 mg/cm2時，融冰水電導(dǎo)率的最大值約為覆冰水電導(dǎo)率的12.4倍。

2)在不同染污鹽密下，冰凌融冰水電導(dǎo)率隨時間增加呈非線性下降。染污鹽密越大，融冰水電導(dǎo)率越高。當(dāng)ESDD分別為0.08 mg/cm2、0.10 mg/cm2和0.15 mg/cm2時，對應(yīng)的融冰水電導(dǎo)率最大值分別為覆冰水電導(dǎo)率的3.5、4.2和6.0倍，低于冰層融冰水的電導(dǎo)率。其原因為：盡管絕緣子表面覆蓋了一層薄污穢，但污穢主要影響冰層內(nèi)部導(dǎo)電離子的空間分布。與冰層相比，冰凌內(nèi)的電導(dǎo)率空間分布主要受覆冰水的影響，受絕緣子表面污穢影響較小。

3.4 晶釋效應(yīng)對閃絡(luò)特性的影響

對于清潔絕緣子，在帶電與不帶電情況下，采用電導(dǎo)率γ20分別為320 μS/cm、500 μS/cm和800 μS/cm的覆冰水進行覆冰時的閃絡(luò)電壓Uf及閃絡(luò)過程中的融冰水電導(dǎo)率分別見表2和圖12。

表2 帶電與不帶電情況下，覆冰絕緣子閃絡(luò)電壓Tab.2 Flashover voltage of iced composite insulators under energized and non-energized conditions

圖12 覆冰絕緣子閃絡(luò)過程中的融冰水電導(dǎo)率Fig.12 Melting water conductivity of iced composite insulators during the flashover

由表2可知，在相同的覆冰試驗條件下，覆冰水電導(dǎo)率和電場對復(fù)合絕緣子的覆冰閃絡(luò)電壓均有影響。無論是否帶電，隨著γ20的增大，閃絡(luò)電壓逐漸降低。絕緣子帶電覆冰時的Uf明顯高于不帶電時，并且隨γ20的增大，差異逐漸增大。這主要是由于帶電覆冰條件下，電場不均勻分布使得冰凌不能完全橋接絕緣子傘裙，與不帶電時相比，泄漏距離增大，進而閃絡(luò)電壓升高。隨著γ20的增大，放電活動劇烈，冰凌與傘裙間的間隙增大，泄漏距離與不帶電時的差值更大，同時γ20越大，晶釋效應(yīng)越顯著，從而使得兩者之間的閃絡(luò)電壓差值越來越大。

由圖12可知，帶電覆冰絕緣子閃絡(luò)時的融冰水電導(dǎo)率低于不帶電時。隨著閃絡(luò)次數(shù)的增加，融冰水電導(dǎo)率先略有上升，然后逐漸下降，這與前述試驗結(jié)果基本一致。融冰水電導(dǎo)率上升的原因為：在覆冰絕緣子進行閃絡(luò)試驗過程中，絕緣子表面大部分區(qū)域出現(xiàn)局部放電或穩(wěn)定的電弧，由此產(chǎn)生的各種離子及雜質(zhì)進入融冰水中，提高了融冰水的電導(dǎo)率。

4 結(jié)論

1)電場對絕緣子的覆冰形態(tài)有顯著影響。在帶電條件下，冰凌較細，不易橋接相鄰傘裙；冰凌尖端水滴及覆冰滴水過程均會誘發(fā)電暈放電，抑制冰凌生長。

2)對于清潔絕緣子，冰層及冰凌融冰水電導(dǎo)率隨融冰時間的增加均呈非線性下降。由于電暈放電及泄漏電流的熱效應(yīng)，帶電覆冰時的融冰水電導(dǎo)率低于不帶電時。

3)對于染污絕緣子，污穢程度對晶釋效應(yīng)的影響較為顯著，其融冰水電導(dǎo)率最大值可達覆冰水電導(dǎo)率的12.4倍。冰層中導(dǎo)電離子集中分布在冰層外表面，受表面污穢的影響，在絕緣子與冰層交界面處的融冰水電導(dǎo)率略有升高。與冰層相比，冰凌中導(dǎo)電離子的分布主要受覆冰水的影響，污穢對其影響較小。

4)絕緣子帶電覆冰時的閃絡(luò)電壓高于不帶電時，而閃絡(luò)時的融冰水電導(dǎo)率低于不帶電時。隨著閃絡(luò)次數(shù)的增加，融冰水電導(dǎo)率基本呈下降趨勢。

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(編輯 張洪霞)

Distribution of Conductive Ions in Ice-Covered Composite Insulators

JiangXingliang1HuYuyao1WangQuanlin1FanCaijin1ZhuChengzhi2

(1.State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology Chongqing University Chongqing 400044 China
2.State Grid Zhejiang Electric Power Corporation Hangzhou 310000 China)

To research the influence of the electric filed and pollution method on the distribution of conductive ions in ice-covered composite insulators，a series of energized and non-energized tests were conducted on 35 kV composite insulators with glaze icing using two different types of pollution methods in artificial climate chamber.Combined with COMSOL simulation，the influence of water droplet on the icicle tip and droplet ejection during icing on insulators icing was analyzed.And the influence rule of the electric field，pollution method and pollution severity on ions distribution was revealed.Test results show that the appearance of ice-covered insulator，ions distribution in the ice layer and icicle and the flashover voltage are significantly impacted by the electric field；melting water conductivity under energized condition is lower than that under non-energized condition using icing water conductivity method；melting water conductivity is much higher than freezing water conductivity using the sold layer method under non-energized condition；the flashover voltage of ice-covered insulator under energized condition is higher than that under non-energized condition，however，melting water conductivity during the flashover is opposite.Therefore，the crystallization effect should be taken into account when analyzing the flashover performance of ice-covered insulators.

Ice-covered insulator，conductive ion，conductivity，electric field，crystallization effect

國家電網(wǎng)公司科技項目資助(GY71-14-033)。

2016-05-03 改稿日期2016-06-13

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.160593

TM85

蔣興良 男，1961年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為高電壓絕緣技術(shù)、氣體放電和輸電線路覆冰及防護。

E-mail：xljiang@cqu.edu.cn

胡玉耀 男，1989年生，博士研究生，研究方向為復(fù)雜大氣環(huán)境下輸電線路外絕緣及防護。

E-mail：hyuyaocqu@163.com(通信作者)