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直流系统复合绝缘子选型
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直流系统复合绝缘子选型

May 1, 2015 • Columns, Commentary by Pigini, 最近文章汇总

世界上首批直流线路配备的绝缘子是与交流线路基本相同的陶瓷绝缘子。 然而,经验表明,运行了仅几年之后,发生电瓷击穿和玻璃伞盘碎裂的比例 之高令人无法接受。1992年,IEC颁布第一版61325“额定电压1000V以上架 空线路绝缘子 — 直流系统用陶瓷或玻璃绝缘子 — 定义,试验方法和验收 标准”。随后,遵照新标准开发了高电阻率绝缘子,性能得到了巨大改善。 纵观复合绝缘子,尽管已制订了用于交流的选型导则,包括护套材料的技术规范 (如IEC TR62039,IEC61109,IEC62231),但尚未制定用于直流的类似标准或技术 规范。与此同时,使用复合绝缘子的相关现场经验仍然相对有限(例如,近年来全 球直流线路上仅安装了约2万支复合绝缘子)。因此,尽管初步使用结果显示了多数 是正面有利的,但得出任何关于其性能的概论可能为时过早。还应当注意的是,绝 大多数这类绝缘子已经在中国安装使用,因此必须满足当地±500千伏直流长棒形 复合绝缘子的技术规范DL/T810-2002。该规范大多源于IEC 61325,除此之外还 规定了一些特定测试,包括:
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图1:假定示意图,显示绝缘子直径 对大型复合绝缘子所要求的USCD 的影响(针对USCD线路绝缘子的要 求,USCDD=Cd x USCD)。

• 验证要求的最小体积电阻率; • 验证离子迁移对机械性能的影响; • 特定直流要求下的起痕和腐蚀试验; • 直流参数下的1000小时起痕和腐蚀试验; • 专门针对直流的人工污秽试验,采用固体涂层法; • 特定限值内疏水性迁移和恢复的评估试验。 国际电工委员会(IEC)目前正在制定IEC TS60815,目标是确定直 流下复合绝缘子爬电距离的要求。然而以我的观点,除了提供污秽 条件下绝缘子选型的导则以外,还必须给出其他的基本导则。例如, 最低疏水性要求的标准(或规范,或表征)尤其重要,因为从爬电的 角度来说,它们是绝缘子选型的起点。 IEC TS60815对疏水性迁移材料(HTM)和非HTM材料的定义过于 定性。事实上,尽管都属先天固有的HTM,但用于绝缘子伞裙的材 料不同(比如,根据所用硅橡胶和填料的相对数量和等级),其疏 水性迁移和恢复时间(进而运行中的耐污性能)会有巨大不同。引 自INMR网站梁曦东教授近期的一篇专栏:“截至目前,仍未有国际 公认的定量测试方法来划分疏水性迁移的优劣,即使显而易见这意 味着污秽下的性能有显著差异。”
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图2:假定示意图,显示爬电系数(CF)对 大型复合绝缘子所要求的USCD的影响 (针对USCD线路绝缘子的要求, USCDD/CF=Cf x Cd x USCD)。

说到直流,对疏水性的要求尤其重要。尽管IEC TC60815第3部分 中,针对复合绝缘子的USCD要求几乎与陶瓷绝缘子一样,在这 里有一个基本假设,即复合绝缘子可以在比陶瓷绝缘子低得多的 USCD值下使用。但只有在对疏水性迁移和恢复的要求很严格的 情况下才会出现上述情况(某种程度上通过测量表面湿度可以评 估疏水性分级WC)。 我在最近的专栏(2013年第4期)中阐述了这个问题,涉及到的线路 绝缘子的直径相对较小(平均约100毫米),爬电系数相对较低(3.3左右)。当较小 线路绝缘子的数据外推到CF高达4.5、直径可达1200毫米的特高压要求的大型变 电站绝缘子时,这样的要求会变得更加明显,如图1和2所示。
必须尽快出台有关直流复合绝缘子最低要求的更明确的指示,以允许更广泛和更 具成本效益的应用。
Alberto Pigini
pigini@ieee.org

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