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雨水可以极大地 影响相对于干燥条件下的绝缘子的电介质强度。在 某些情况下,上述强度的降低可以忽略不计,例如小 雨对于清洁的盘形悬式绝缘子串,但是对
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淋雨条件下绝缘子的性能

November 26, 2015 • HV/HP Testing / 高压/高能试验, 最近文章汇总

2 0 0 9 年 1 1 月 1 0 日 夜 晚 ,巴 西 将 近 7 千 万 人 遭 遇 停 电 , 一部分地区停电长达五个小时。大规模的停电影响 了该国27个州中的18个州以及巴拉圭的全部人口。 超大城市圣保罗和里约热内卢和数以百计的城市中 心和社区顿时陷入了黑暗。 这是历史上停电波及面最大之一。那么,究竟是什么 原因造成了这次停电呢?尽管初步的报告不能排除 闪电作为故障的最初来源,然而更详细的分析表明 多个绝缘子闪络进而导致停电其实是缘于当时的大 雨 。事 实 上 ,在 巴 西 电 力 能 源 研 究 中 心 ( C E P E L ) 实 验 室进行的系统调查已确认,即便是清洁绝缘子的电 介质强度由于典型热带地区的大雨也会急剧下降。 因此,提出了各种各样的解决方案用以提高绝缘子 的性能,其中包括加装辅加伞裙来防止绝缘子被雨淋 湿 。随 后 在 C E P E L 进 行 试 验 ,这 些 试 验 主 要 在 清 洁 绝 缘子上进行。但是,人们必须考虑到一种可能性,即不 均匀的降雨(即使雨量很小)会协同影响到绝缘子的 污秽。并且两个因素加起来将会导致绝缘子强度降低 到所需的承受强度以下。发生故障的绝缘子原本已经 通过了IEC标准淋雨类型的试验,因此这次事故引发 了我们要进行反思。 淋雨试验的相关性 众所周知,在工频过电压和操作过电压下(在超高压 和特高压电压情况下它们最被关注),雨水可以极大地 影响相对于干燥条件下的绝缘子的电介质强度。在 某些情况下,上述强度的降低可以忽略不计,例如小 雨对于清洁的盘形悬式绝缘子串,但是对于大雨和 污秽下的电站绝缘子,上述电介质强度可以降低高 达50%。电介质强度的损失程度取决于绝缘子的多 种参数,例如伞裙直径、伞裙间距与外形,法兰的存 在,装配条件,长度,表面状 况及憎水性。 淋雨试验的代表性 影响绝缘子强度的雨水参数有数种,其中包括雨滴 的大小和温度,降雨强度和雨水的导电性。最后两个 因素最为重要,电介质强度损失会随着它们的增加 而显著增加。追溯到1960年,IEC和ANSI曾经在他们 的标准中允许高降雨量(即3至5mm/分钟)。但是, 根据欧洲环境的气象资料分析(因为欧洲在当时被 视 为“ 电 力 发 展 的 中 心 ”),C I G R E - I E C 得 出 结 论 ,
这个降雨量太高,平均值1.5mm/分钟更适合做为 I E C - 6 0 / 1 9 8 9( 第 二 版 )的 标 准 。 在第二版的标准中,仍然保留了交流电压下淋雨试 验的传统规程,3-5mm/分钟的降雨量。但在新的 I E C 标 准 中( 6 0 0 6 0 / 2 0 1 0 ,第 三 版 )已 经 将 其 删 去 , 在 此 版 本 中 降 雨 量 仅 规 定 为 1 . 5 m m / 分 钟 。基 于 相 同 的 考 虑 ,将 雨 水 电 阻 率 规 定 为 1 0 0 μ S / c m ,这 代 表 了 非 常 干 净 雨 水 的 电 阻 率 。此 外 ,I E C 还 规 定 沿 着 绝 缘 子部件的降雨强度应该尽可能保持均匀。 因此,IEC的淋雨试验旨在模拟绝缘子处在清洁的 状 况 下 , 雨 水 具 有 “ 平 均 ” 电 导 率 、“ 平 均 ” 自 然 降 雨量并且是均匀淋湿的情况下。在这样的试验条件 下,IEC的最新标准可能没有合理地涵盖热带环境中 典型大雨的情况下会怎样,没有考虑不均匀的降雨, 而且更重要的是, 没有考虑在经历了长时间的旱季之 后,当这样的降雨对已遭污染的绝缘子表面产生了 负面影响之后会出现什么样的结果。 淋雨试验的重复性 淋雨试验是复杂的,而且不容易控制所有影响试验 结果的参数,比如电路参数,雨滴大小,表面状态, 雨水电阻率和温度,尤其是淋湿的均匀性和重复性。因为 建立一个可重复的试验条件很困难,所以我们可以理解为 什么超高压绝缘子的试验结果具有很大的分散性。例如在 三个实验室中,将3个3.15m长、伞盘间距为 45 mm 的支 柱绝缘子串接后,对其重复进行标准 SI 试验,它们的闪络 电压在1075kV到1270kV之间 - 约 20% 的变化。当考虑长 度为10m或更长的特高压绝缘子时,控制受影响的参数并 且保证可重复的试验条件更加困难,试验结果的分散性更 大。任何有一定试验经验的人都 明白,对于一个10m长的 绝缘子,在距离它15m处用一个淋雨装置去模拟均匀淋湿 实际是不可能的(最小化对电介质强度的影响所要求的条 件)。结论是:对于在最高系统电压时使用的的设备来说, 这些天来按照试验程序所做的SI试验并不实用。
建议 基 于 上 述 讨 论 ,我 建 议 : 应 该 在 淋雨试验 标 准 中 ,建 立 一 个替代或者补充文件,即在典型的淋雨状况下选择绝缘子的规 范或指南-类似于在污染情况下所进行的工作(IEC 60815)。 这个规范应该另行标明,淋雨状态下绝缘子良好性能的最 低要求, 同时还需要指明与干燥的情况相比,典型的淋雨状 态下绝缘子强度下降的预期值。
参考以前的经验,可以得到淋雨状态下电介质强度的一些 信息。然而这些信息一般是很匮乏的。因此准备这一指南 需要做许多额外的工作来完善湿润条件、污秽程度、绝缘 子外形、伞径和憎水性等方面的知识。最后,我的建议是否 能成功地得以实施将取决于有关各方(用户以及制造商)对 上述问题的知晓程度以及股东们是否愿意投资用于优化其 电网关键设备中的外绝缘设计。 Alberto Pigini alberto.pigini@ieee.org 雨水可以极大地 影响相对于干燥条件下的绝缘子的电介质强度。在 某些情况下,上述强度的降低可以忽略不计,例如小 雨对于清洁的盘形悬式绝缘子串,但是对 绝缘子 淋雨条件下绝缘子的性能 watertest

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