1、污秽绝缘沿面放电机理与模型
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防污闪涂料施工技术措施编制单位:联系人:联系电话:编制日期:2008年3月2日防污闪涂料施工技术措施一、概述架空线路污闪事故是一种影响面广,危害性大的事故,随着工业的发展,空气被污染程度愈来愈重,线路的污闪事故也日益增多。
污闪事故有明显的季节性,污秽季节一般为从初秋到来年初春。
我国东北、西北地区约200天,华北地区约180天,华东地区约120天。
在污秽季节内,绝缘子串表面积污多,等值附盐密度大,如未及时清扫,遇潮湿天气很可能发生污闪。
污闪事故面积大,维持时间长。
污闪一旦发生,往往不能依靠重合闸迅速恢复送电,有时还会导致导线断线事故。
因此,在处理污闪事故时,需要更换一批损坏的绝缘子,更换损坏的导线,还要清扫绝缘子,处理事故时间长,停电损失也大,所以大面积污闪事故常为恶性事故。
由于污秽问题的严重性,在一些大城市、工业区附近,污闪跳闸次数已经大大超过雷击跳闸次数。
我国现在污闪事故造成的损失电量为雷害的9.3倍。
二、污闪事故的原因线路在运行过程中,绝缘子表面难免粘附一些污秽物。
这污秽物一般均有一定的导电性和吸温性,在温度较大的条件下会大大降低绝缘子的绝缘水平,从而加大绝缘子表面泄漏电流,以致在工作电压下也能发生绝缘子闪络事故。
1、污秽的种类:自然污秽、工业污秽、生活污秽等;2、污秽事故的发生:污秽事故的沿面放电(简称污闪)是在工频运行电压长期作用下产生的。
普通的灰尘容易被雨水冲刷掉,所以对绝缘性能影响不大。
可是工业粉尘附着在绝缘子表面上形成一层薄膜,就不易被雨水冲掉,因此对绝缘子影响很大。
污秽物质在干燥情况下,电阻很大,导电不好,对线路安全运行没有很大危险。
但在雾、雨的潮湿天气里,绝缘子表面污物吸收水分而呈离子状态,此时电导大为增加,泄漏电流也急剧增加。
泄漏电流大小与积污量、污秽物的导电性能、污层吸潮性能的强弱以及水的导电性能有关。
当泄漏电流增加时,绝缘子表面某些污层较薄的地方或潮湿程度较轻的地方,尤其像直径最小的绝缘子钢脚附近电流密度大的地方,局部污秽首先发热烘干,形成高电阻的干燥带。
防污闪涂料施工技术措施编制单位:联系人:联系电话:编制日期:2008年3月2日防污闪涂料施工技术措施一、概述架空线路污闪事故是一种影响面广,危害性大的事故,随着工业的发展,空气被污染程度愈来愈重,线路的污闪事故也日益增多。
污闪事故有明显的季节性,污秽季节一般为从初秋到来年初春。
我国东北、西北地区约200天,华北地区约180天,华东地区约120天。
在污秽季节内,绝缘子串表面积污多,等值附盐密度大,如未及时清扫,遇潮湿天气很可能发生污闪。
污闪事故面积大,维持时间长。
污闪一旦发生,往往不能依靠重合闸迅速恢复送电,有时还会导致导线断线事故。
因此,在处理污闪事故时,需要更换一批损坏的绝缘子,更换损坏的导线,还要清扫绝缘子,处理事故时间长,停电损失也大,所以大面积污闪事故常为恶性事故。
由于污秽问题的严重性,在一些大城市、工业区附近,污闪跳闸次数已经大大超过雷击跳闸次数。
我国现在污闪事故造成的损失电量为雷害的9.3倍。
二、污闪事故的原因线路在运行过程中,绝缘子表面难免粘附一些污秽物。
这污秽物一般均有一定的导电性和吸温性,在温度较大的条件下会大大降低绝缘子的绝缘水平,从而加大绝缘子表面泄漏电流,以致在工作电压下也能发生绝缘子闪络事故。
1、污秽的种类:自然污秽、工业污秽、生活污秽等;2、污秽事故的发生:污秽事故的沿面放电(简称污闪)是在工频运行电压长期作用下产生的。
普通的灰尘容易被雨水冲刷掉,所以对绝缘性能影响不大。
可是工业粉尘附着在绝缘子表面上形成一层薄膜,就不易被雨水冲掉,因此对绝缘子影响很大。
污秽物质在干燥情况下,电阻很大,导电不好,对线路安全运行没有很大危险。
但在雾、雨的潮湿天气里,绝缘子表面污物吸收水分而呈离子状态,此时电导大为增加,泄漏电流也急剧增加。
泄漏电流大小与积污量、污秽物的导电性能、污层吸潮性能的强弱以及水的导电性能有关。
当泄漏电流增加时,绝缘子表面某些污层较薄的地方或潮湿程度较轻的地方,尤其像直径最小的绝缘子钢脚附近电流密度大的地方,局部污秽首先发热烘干,形成高电阻的干燥带。
1、污秽绝缘沿面放电机理与模型
污秽闪络,是指外绝缘表面受到固体的、液体的和气体的导电物质的污染,在遇到雾、露、毛毛雨等湿润作用,污层电导增大、泄漏电流增加产生局部电弧,在运行电压下绝缘子表面的局部电弧发展成为电弧闪络。
绝缘子的染污放电过程可分为四个阶段,即污秽的沉积、污秽的湿润、烘干区的形成及局部电弧的产生和局部电弧发展直至沿面完全闪络。
因此,影响污秽绝缘子沿面闪络电压的因素也与以上四个过程有关。
局部电弧电流与外施电压满足以下关系式,即
U=U a +r n (L-L a )I
式中:U 为模型二端电压,Ua
为电弧压降,I 为通过局部电弧和剩余污层的电流,r n 为单位长度剩余污层的电阻率,L a =(x 1+x 2)为电弧长度,L 总爬电距离。
根据电弧具有下降型伏安特性的特点,电弧电压近似与电弧长度成正比,可表示为:
U a =AI -n L a
式中:n 是与电弧电流和气压有关的常数,A 是与气体性质有关的常数,且与电弧冷却情况有关。
电弧的电场强度,即单位长度电弧上的电压降为:
n a a
a AI L U E -==
由此可得单位长度电弧的电阻为:
n I A
I Ea
a r +==1
产生局部电弧后沿污秽绝缘子表面流过的电流为:
)(n a a n r r L r U
I -+=
只有当r a <r n 时,局部电弧的产生导致表面电阻减小和局部电弧电流的相应增加。
由于电弧的下降型伏安特性,电流的增加将使得电弧单位长度的电阻r a
进一步减小,总电阻也就进一步减小,电流进一步上升。
由式(3.7)可知,局部电弧的偶然伸长会使绝缘子总电阻进一步减小,沿面电流进一步加大,在r a <r n
的条件下出现电弧燃烧不稳定的状态,它不会妨碍局部电弧的任意伸长。
当电弧伸长至整个爬电距离时,绝缘子发生污闪。
2、覆冰绝缘沿面闪络放电机理与模型
覆冰是指电力系统中固体绝缘件表面积覆冰雪的一种自然现象。
覆冰绝缘是指固体绝缘表面积覆冰雪后的绝缘特性及其变化规律,并根据其变化规律和特性进行绝缘配置的方法、措施。
输电线路导线和绝缘子的覆冰按形成条件及性质可分为A 型、B 型、C 型、D 型和E 型五种类型。
根据绝缘子覆冰形成的内在机理及形成过程,绝缘子覆冰增长过程可分为二种,即干增长覆冰过程和湿增长覆冰过程。
早期研究覆冰绝缘子放电过程物理模型时,有学者根据树脂玻璃槽(如图2.1所示)中的模拟试验结果,提出覆冰状态下冰面电弧电压公式为:
U=AxI -n +U E
式中:U 为施加的电压,U E 为电极压降,x 为电弧长度,A 、n 为静态电弧特征常数,I 为电弧电流。
基于污秽放电的Obenaus 模型(见图2.2)的覆冰闪络数学模型的基本方程、电弧重燃方程则为:
U=AxI -n +U E +IR r(X)
b U kx
I /1)(=
式中,k 、b 是电弧的重燃常数。
当考虑实际绝缘子串的覆冰是一个半圆柱状的冰体,因此剩余冰层电阻为:
)]42ln(2)(4[21
0)(r d
D d D x L R e x r +++-=πγ
式中:k 、b 分别为电弧重燃常数(交流下存在);γe 为冰层表面电导率,L 、D 为别为绝缘子的长度和等效直径,d 为冰层厚度,r 0为电弧根部半径,r 0同电压极性等因素有关,通常用可表示为:
π10/k I r =
式中,k 1称为电弧根部半径系数,不同的电压类型和极性下有不同的值。
3污秽绝缘闪络与覆冰绝缘闪络的区别
污秽模型中为污层电阻,覆冰模型中变为冰层电阻;剩余污层(冰层)电阻的表示形式也不一样;覆冰沿面放电还可以从热力学和功率平衡方面建立模型分析。
覆冰绝缘子的电气强度始终与污秽有关,但覆冰绝缘子的放电过程比污秽绝缘子放电更为复杂,所涉及的问题更多。
覆冰积雪对绝缘子电气强度的影响主要体现在两个方面:一是冰雪在泄露电流或局部小电弧的热作用下融化,使绝缘子表面污秽湿润,或污染后的冰雪融化后导致绝缘子表面电阻降低,即污秽绝缘子表面冰层融化后,融化的冰雪本身就是一种特殊形式的污秽;二是冰雪的堆积改变了绝缘子的外形
结构,特别是冰凌产生以后,冰凌的形成改变了绝缘子沿面的泄露路径,并导致在正常运行电压下沿绝缘子表面电位分布产生变化。
无论覆冰轻重如何,覆冰对绝缘子串电压分布都有畸变作用:覆冰越重、电压分布畸变越大,绝缘子串两端特别是高压引线端绝缘子承受电压百分数越高,导致这些部位首先产生放电,局部冰层开始融化。
而污闪沿面闪络前绝缘子表面电场分布虽然也不均匀,但相比于覆冰绝缘子其程度要小。