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绝缘子覆冰试验新标准
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绝缘子覆冰试验新标准

August 21, 2015 • Columns, Transient Thoughts, 最近文章汇总

2009年6月,IEEE标准协会在日本东京召开 会议,建议将严寒条件下绝缘子电气性能测试 试验方法和试验程序的指南,采纳为I E E E 标准 IEEE1783。这份由电力与能源协会和电介质与 电气绝缘协会共同起草的指南,代表了对绝缘子 冰闪现象的进一步理解,也是对十个国家重要技 术贡献的总结。 1 9 世纪8 0 年代后期,加拿大首先提出了制定有 关绝缘子冰闪的标准化试验方法的需求。在那之 前,冰闪问题大都被认为是由厚重的冰雪覆盖所 导致,厚厚的导电冰柱的形成,使得绝缘子伞群 被短接,并且加大了线路的负重。而事实上,在 这种少见的恶劣天气条件下,有时候我们很难将 导线对地线间的闪络与绝缘子故障区分开来。在 高压超高压变电站不断出现的这类闪络问题(即 使是在普通的结冰情况下),引起了人们的关注 而对它进行探索和研究,这在过去的I N M R 中已 有报道。
对这一问题的研究,加拿大首先指出:这类电气 问题只发生在冰开始融化的时候。这是因为当冰 处在- 2 ¡ C 时,它本身就是非常好的绝缘体。而 当温度升高使冰融化的时候,它的电气特性就会 发生明显的变化。电气闪络最容易发生在类似高 速公路边等附近有污染源的电站。从许多发生闪 络的绝缘子上采集的冰样中检测发现,路盐是其 主要化学成分。
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事实证明,相比电站支柱绝缘子和线路绝缘子, 像断路器套管、变压器套管以及电容套管等通常 要求在使用过程中无故障的元件,更容易受到冰 闪的损害。而且,当温度下降到结冰点以下时, 那些因采用复合材料和R T V 涂料的绝缘子,其 良好特性也会随之丧失。 新的覆冰试验标准,采用了很多现有高压设备测 试方法的优点。比如说,覆冰试验使用的水的 电导率被指定为100μS/cm,与目前用于湿度 测试的水的电导率的值相同。同样的,有关电 气间隙的选择和交流、直流电源的要求,也都 与IEEE Std 4和IEC 60060的标准推荐得相一 致。这是因为I E E E 工作组一直致力于确保每项 新的测试都与现有的设备设施相协调,并且充 分利用现有的电气和机械测试的经验。 绝缘子上的覆冰水平是通过测量一对2 5 m m 的 圆筒的冰层厚度来确定的。其中一个圆筒水平 放置,就像ANSI C37-32和 IEC 61774中的 机械测试中使用的记录仪一样,而另外一个则 以每分钟一转的速度旋转,产生沿圆周均匀的 覆冰而不会产生不平衡的堆积。除了要求圆筒 上的径向冰层厚度外,新标准还要求收集相关 数据来计算结冰应力乘积(I S P ),即电导率 (μS/cm)乘以冰的重量(克每厘米干弧长 度)。在同等条件下,相比直径大的绝缘子, 直径小的绝缘子覆冰重量少,结冰应力(I S P ) 低,这也意味着它的闪络电压更高。 覆冰发生在正常的工作电压下,这就是为什么我 们要通过使用与现场相同的均压环、导线或者大 直径电站母线来完全模拟现实环境。如果局部的 电场太强,绝缘子某个部位完全不能结冰,这将导致一些过于乐观和不 正确的结果的出现。相 反,改善超高压绝缘子 的电场分布 (比如使 用电晕环),会使得冰 层更容易形成。这就意 味着如果选择最好的抗 冰性能,将会造成使用 寿命和防污性能下降。
绝缘子覆冰试验新标准 绝缘子覆冰试验新标准 绝缘子覆冰试验新标准 CHINA02ss 20150821002 P1783覆冰测试标 准认为在污秽层上形 成的薄冰层与传统的 用于污秽性能测试的 清洁雾相似。建议采 用相同的办法进行涂 污,瓷绝缘子采用 IEEEStd4标准的固 体涂层法。新标准要 求使用干喷或者其 他方法使复合绝缘子或涂有RTV的瓷绝缘子上获得 均匀的涂污层。特别需要指出的是,绝缘子的憎水性 在- 4 °C 也可以恢复,而不仅是在室温的条件下。 与覆冰试验不同,它要求每次覆冰只进行一次闪络或 耐压测试,而冷雾试验方法允许在5 小时的时间里, 从- 2 °C 到1 °C 的温升变化过程中,重复建立冻雾。 在高压试验室很难制造出人工雪花,尤其因为在滑雪 场使用的设备制造的冰与自然雪形式上有很大的不 同,所以新的测试标准采取了一种在日本发明并在瑞 典超高压测试中使用的方法,将自然雪倒入绝缘子上 表面的夹具中,显然横向的绝缘子比纵向的绝缘子更 有效,同时也说明了一个事实,冰闪一般多发生在绝 缘子串的下部位置。 当试验的绝缘子处在冰冻条件下时,要求对传统的盐 雾试验进行一些改进。例如,处于冷却塔顺风侧的电 站绝缘子,由于受到冷却塔产生的少量“喷涂”的影 响,经常发生问题。在这种情况下,明确规定冷却塔 的淡水体导电率是0.43μS/m,咸水是4.1μS/m。当我 们要在一个已有的开关站附近建立一个冷却塔时,这 些数据可作为参考,反之亦然。 绝缘子覆冰试验新标准 绝缘子覆冰试验新标准 绝缘子覆冰试验新标准 CHINA02ss 20150821003 这种测试方法要求在升降法试验中,电压维持在一个
恒定值。融冰过程中的覆冰试验就像是一场15分钟 的“竞赛”。泄漏电流将冰加热到接近融化点,融化 的水也会带走污秽。在某个时刻,冰层可能完全脱 落,使得交流电气强度恢复到湿闪或干闪的水平。 有了这个标准的覆冰测试方法,绝缘子制造商现在就 有坚实的基础来推荐哪种产品的外形、材料、设计是 最适合冬季条件的。这些标准也将帮助工程师们能更 好的选择适合冬季情况的绝缘子,并且能够更有效的 诊断出现有设备在冬季的可靠性问题。 Dr. William A. Chisholm

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