霧霾天氣對(duì)絕緣子泄漏電流的影響

1、霧霾天氣對(duì)絕緣子泄漏電流的影響 摘 要:基于電容電流剛量的霧霾等效值方法，從預(yù)防性監(jiān)剛的角度出發(fā)，確定了霧霾等效值的采集范圍。在人工氣候試驗(yàn)室里模擬霧霾氣候組分特征，模擬絕緣子設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中所處的狀態(tài)和環(huán)境，通過(guò)絕緣子泄露電流在線監(jiān)剛裝置進(jìn)行了大量霧霾模擬試驗(yàn)，針對(duì)霧霾的鹽密、灰密和濕度三個(gè)主要特征分析了霧霾對(duì)絕緣子泄漏電流的影響。通過(guò)積累大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出霧霾氣候閃絡(luò)危險(xiǎn)報(bào)警門檻值和泄漏電流在線監(jiān)剛危險(xiǎn)報(bào)警門檻值，修正了傳統(tǒng)絕緣子泄漏電流監(jiān)剛裝置的設(shè)定限值，對(duì)實(shí)際運(yùn)行的輸電線路建設(shè)具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：霧霾；人工氣候試驗(yàn)室；絕緣子；泄漏電流Effect of Haze Weather o

2、n Leakage Current of Insulators Abstract: Based on the measurement of haze equivalent tested through the capacitive current，the acquisition range of haze equivalent is determined for preventive monitoring. Considering the insulators are actual operation, the component characteristics of haze are sim

3、ulated in artificial climate laboratory by leakage current monitoring device of insulator. The effects of haze on leakage current of insulators are analyzed based on three main features of haze. Through the accumulation of a large amount of test data, the haze flashover hazard warning threshold and

4、leakage current monitoring hazard warning threshold are determined revise the limit values of leakage current，which have the instruction significance the construction of power transmission line.Key words: haze;artificial climate laboratory;insulator; leakage current0 引言 霧霾是大氣污染物PM2.5被提出后才引起人們格外注意的天氣

5、現(xiàn)象。去冬今春我國(guó)中東部頻繁出現(xiàn)大范圍霧霆天氣，覆蓋面積超140萬(wàn)km2，74個(gè)PM2.5重點(diǎn)監(jiān)測(cè)城市中近半數(shù)遭遇嚴(yán)重污染。在關(guān)注其對(duì)人類健康影響的同時(shí)，其對(duì)輸變電設(shè)備的影響也引起了電力系統(tǒng)人們的擔(dān)心。其中存在兩類情況:一是霾天氣導(dǎo)致的絕緣了表面積污的增加；二是霧霾導(dǎo)致的濕沉降及其對(duì)絕緣了污閃電壓的影響。本文主要討論霧霾及其影響。霧是指大量微小水滴浮游空中，使水平能見(jiàn)度小于1.0 km的天氣現(xiàn)象；霆是大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見(jiàn)度小于10.0 km造成空氣普遍渾濁的天氣現(xiàn)象。一般來(lái)講，二者的區(qū)別在于發(fā)生霾時(shí)相對(duì)濕度不大(小于80%)，而霧中的相對(duì)濕度是飽和的(大于90%)。

6、在我國(guó)東部地區(qū)，霾天氣各月出現(xiàn)頻繁，且霾日月分布相對(duì)均勻；而大霧發(fā)生日數(shù)少，月分布不均勻，多集中于秋冬季。通常霧天氣過(guò)程常伴有霾影響，并可相互轉(zhuǎn)化，難以區(qū)分，故用“霧霾天氣，來(lái)描述，成為城市群及周邊區(qū)域的氣象災(zāi)害。筆者針對(duì)霧霆?dú)夂虻柠}密、灰密和濕度三大特征，通過(guò)在人工氣候?qū)嶒?yàn)室模擬霧霆?dú)夂蛱卣?，?dòng)態(tài)反映了輸電線路附近的霧霆狀況，結(jié)合已有的絕緣子泄漏電流在線檢測(cè)系統(tǒng)，得出大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析比較，修正了泄漏電流預(yù)警值，從而提高了絕緣子運(yùn)行的可靠性，保障線路的安全運(yùn)行。1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.1實(shí)驗(yàn)原理圖1為人工模擬霧霾氣候試驗(yàn)原理圖，試驗(yàn)建立在人工對(duì)霧霾天氣氣候組分的模擬基礎(chǔ)上，通過(guò)施加相應(yīng)的電壓

7、，模擬絕緣子表而不同鹽密、灰密和濕度情況下電氣特性。 雖然人工模擬霧霾氣候無(wú)法完全與實(shí)際輸電線路的運(yùn)行條件相符，但試驗(yàn)可較快地獲得結(jié)果，得到絕緣子在霧霾氣候下泄漏電流特性，進(jìn)而對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。由于條件是受控的，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較好的重復(fù)性，不同實(shí)驗(yàn)室在同一試驗(yàn)方法下所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果彼此接近可比，具有結(jié)果較易分析等優(yōu)點(diǎn)。1.2霧霾等效值確定霧霾氣候模擬試驗(yàn)建立在人工對(duì)霧霆天氣氣候組分的模擬基礎(chǔ)上，對(duì)不同天氣狀態(tài)下的霧霾等效值進(jìn)行大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)累積，最終統(tǒng)計(jì)獲得接近于真實(shí)情況的霧霾等效值，見(jiàn)表1。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，取霧霆等效值1.5為危險(xiǎn)報(bào)警門檻，即發(fā)生由輕霧轉(zhuǎn)化為重霧或霧霾前進(jìn)行霧霾危險(xiǎn)報(bào)警。1.3

8、試驗(yàn)試品試品見(jiàn)圖3，試驗(yàn)試品類型主要為XP-70標(biāo)準(zhǔn)絕緣子A，同時(shí)也對(duì)比了FC70P玻璃絕緣子、XWP_70雙傘耐污型絕緣子兩種型號(hào)。 2試驗(yàn)準(zhǔn)備 絕緣子垂直安裝在霧室內(nèi)，絕緣子與任何接地物(絕緣子支持物除外)之間的距離每100 kV試驗(yàn)電壓至少為1 m。高壓通過(guò)絕緣套管進(jìn)入試驗(yàn)室。 鹽密模擬試驗(yàn)采用鹽霧法9，使用商業(yè)純氯化鈉和自來(lái)水配置鹽溶液;灰密試驗(yàn)采用硅藻土混合物的污液，這些溶液通過(guò)噴霧裝置噴入氣候室，通過(guò)控制噴入量來(lái)模擬霧霾。 國(guó)內(nèi)采用的污穢等級(jí)劃分方法的定量參量中，測(cè)量等值鹽密法(GB/T 16434-1996)是使用歷史最長(zhǎng)、應(yīng)用最普遍、累積數(shù)據(jù)最多、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)最多的方法是電力運(yùn)行部

9、門采用的主要測(cè)量手段。 本實(shí)驗(yàn)選取比較有代表性的幾個(gè)鹽密和灰密值進(jìn)行試驗(yàn)。鹽密值選取:0.1 mg/cm2 , 0.2 mg/cm2 ,0.3mg/cm2 , 0.4mg/cm2?；颐苤颠x取:0.5mg/cm2,1.Omg/cm2,1.5 mg/cm2,2.0 mg/cm2。根據(jù)表1，霧霾情況下，做鹽密和灰密試驗(yàn)時(shí)，濕度取75%95%。做濕度試驗(yàn)時(shí)，取自然濕度(60%75%)、不飽和濕度(75%95%)、飽和濕度(95%以上持續(xù)加霧)3種條件下。3試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1不飽和濕度下鹽密對(duì)泄露電流的影響首先，在不飽和濕度(75%95%)，取灰密值固定為1.0 mg/cm2的情況下，針對(duì)鹽密為0.1

10、 mg/cm2,0.2 mg/cm2,0.3 mg/cm2,0.4 mg/cm2的4種條件，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)絕緣子串XP-70,FC70P和XWP-70型絕緣子串泄漏電流進(jìn)行試驗(yàn)。每種鹽密做5組，當(dāng)結(jié)果離散型較大時(shí)，適當(dāng)加組。泄漏電流最大值取5組的平均值，根據(jù)數(shù)據(jù)繪出鹽密與泄漏電流最大值的關(guān)系圖，見(jiàn)圖4?？梢钥闯觯诓伙柡蜐穸认?，試驗(yàn)中所有鹽密等級(jí)的絕緣子串均沒(méi)有發(fā)生閃絡(luò)，泄漏電流的最大值絕大多數(shù)在500 mA以下。 鹽密不同時(shí)，泄漏電流最大值出現(xiàn)的概率隨著鹽密的增大有所增大。這說(shuō)明，泄漏電流最大值與鹽密有一定的正比關(guān)系。3.2灰密對(duì)泄漏電流的影響 以XP-70絕緣子為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在不飽和濕度(75%95

11、%)，灰密值固定為0.2 mg/cm2的情況下，針對(duì)灰密值為0.5 mg/cm2,1.0 mg/cm2,1.5 mg/cm2,2.0 mg/cm2 4種不同的條件，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)絕緣子串XP-70型絕緣子的泄漏電流進(jìn)行試驗(yàn)。每種灰密做5組，當(dāng)結(jié)果離散型較大時(shí)適當(dāng)加組。由圖5可看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果離散性較大，得出結(jié)論是，在相同的不飽和濕度條件下，灰密對(duì)泄漏電流最大值在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)影響不大.兩者之間沒(méi)有絕對(duì)的關(guān)聯(lián)。這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)用的硅藻土模擬自然污穢中的不導(dǎo)電成分，對(duì)絕緣子表而電導(dǎo)率的影響很小，因而泄漏電流最大值受灰密影響也很小，這是符合實(shí)際規(guī)律的。3.3濕度對(duì)泄漏電流的影響 取運(yùn)行電壓27.2 kV，自然濕度(6

12、0%75%)、不飽和濕度(75%95%)、飽和濕度(95%以上)3種條件，鹽密/灰密為0.2/1.0 mg/cm2與0.4/1.0 mg/cm2兩種典型條件下，每種鹽密做5組，進(jìn)行不同濕度下泄漏電流比較試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6，可以看出，在相對(duì)濕度為60%75%時(shí)，泄漏電流最大值很小，隨著濕度的增加，泄漏電流隨之增大，當(dāng)濕度接近飽和時(shí)，泄漏電流的增大速度明顯加快。3.4不同氣候狀態(tài)下閃絡(luò)時(shí)泄漏電流最大值試驗(yàn)在人工氣候?qū)嶒?yàn)室里，對(duì)鹽密/灰密0.3/1.0mg/cm2條件下，采用多相體混合方式，真實(shí)的模擬霧霾氣候。見(jiàn)表2，試驗(yàn)對(duì)比了無(wú)霧、普通水霧、鹽霧、鹽霧煙氣混合4種氣候下的泄漏電流情況。同時(shí)應(yīng)用自

13、行研制的霧霾氣候檢測(cè)儀，讀取檢測(cè)的霧霾等效值，反映霧霾對(duì)泄漏電流和絕緣子閃絡(luò)的影響程度。不同天氣條件下，閃絡(luò)試驗(yàn)泄漏電流曲線見(jiàn)圖7。由圖7可以看出，在人工氣候室模擬無(wú)霧天氣到模擬霧霾，絕緣子擊穿時(shí)的泄漏電流最大值從1 400 mA降至850 mA。當(dāng)泄漏電流出現(xiàn)最大值，此時(shí)電弧發(fā)出強(qiáng)烈紅光，電暈聲音非常大，絕緣子串隨即發(fā)生閃絡(luò)。閃絡(luò)時(shí)，泄漏電流對(duì)應(yīng)的霧霾等效值從0.45升至2.95。即絕緣子在各種天氣情況下?lián)舸r(shí)泄漏電流最大值與霧霾等效值成反比。從圖8可以看出，在人工氣候室模擬無(wú)霧天氣到模擬霧霾，絕緣子發(fā)生輕微電暈時(shí)，泄漏電流范圍值在200300 mA。即絕緣子在各種天氣情況下閃絡(luò)前起暈電流與

14、霧霾等效值成反比。當(dāng)霧霾等效值大于1.5時(shí)，起暈電流有明顯的下降。4結(jié)語(yǔ)經(jīng)上述試驗(yàn)，分別對(duì)是否有霧霾天氣情況進(jìn)行討論。無(wú)霧時(shí)，發(fā)生閃絡(luò)時(shí)的泄漏電流值很高，因此可將預(yù)警門檻值設(shè)定為低于起暈電流，即300 mA當(dāng)起霧時(shí)，閃絡(luò)的泄漏電流值下降且分散性增大，閃絡(luò)的可能性增加，需要進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。輕霧對(duì)應(yīng)的霧霾等效值約1.5，基于安全運(yùn)行的考慮將預(yù)警值設(shè)定為較大幅度低于起暈電流，即200 mA。因此，在霧霆?dú)夂驙顩r下，針對(duì)運(yùn)行中的帶污穢絕緣子，泄漏電流預(yù)警值設(shè)定為起運(yùn)前的泄漏電流值300 mA。霧霾檢測(cè)裝置定期讀數(shù)，即當(dāng)日天氣的霧霾等效值。當(dāng)檢測(cè)裝置讀出的霧霾等效值大于1.5時(shí)，泄漏電流預(yù)警值降低為200

15、 mA。參考文獻(xiàn):1葉會(huì)生，何俊佳，李化，等.需擊高壓直流線路桿塔時(shí)的過(guò)電壓和閃絡(luò)仿真研究J.電網(wǎng)技術(shù)，2005,29(21):31-35.YE Huisheng,HE Junjia,LI Hua,et al. Simulation of overvoltage and flashover caused towers of HDVC transmissionJ.Power System technica1,2005,29(21):31-35.2 CHISHOLM WA，RINGLER K G，ERVEN C C .The cold-fog test for outdoor insulators

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