高压绝缘子污秽测量方法研究与测量仪设计

2011-10-15 08:58:14来源: 互联网

1 引言

  随着工业的发展,电网容量的增大和额定电压等级的升高,电力系统输变电设备外绝缘的污闪事故日益突出,给国民经济带来了巨大的损失。随着环境污染的加剧、电力系统规模的不断扩大以及对供电可靠性的要求越来越高,防止污闪事故的发生已经成为十分重要的研究内容。

2 污闪发生的过程及绝缘子污秽的度量

2.1 污闪的形成过程

  绝缘子的污秽闪络是指输变电设备在工作电压下的污秽外绝缘闪络。这种闪络不是由于作用电压的升高,而是由于绝缘子表面绝缘能力降低引起的。

  高压运行中的绝缘子,在自然环境中,表面沉积有来自人为的与自然的各种污秽物,如各种工业污秽、盐碱地的污秽、道路与农田的灰尘等。其中含有导电性的成分(主要是各种盐类、酸、碱等电解物质),另外绝缘子的表面还沉积着各种导电性差、但能吸水的惰性物质(如粘土等),在天气干燥的情况下,这些带有污秽物的绝缘子保持着较高的绝缘水平,但在雾、毛毛雨、降雪等不良天气条件下,绝缘子表面污秽物吸收水分,使污层中的电解质溶解、电离,在绝缘子表面形成一层很薄的导电薄膜,使其表面电阻大大下降,表面泄漏电流大大增加,在干燥状态下绝缘子的泄漏电流仅为微安级,而在潮湿状态下,泄漏电流可增大到数十毫安,甚至达到数千毫安。

  由于泄漏电流在绝缘子表面上的分布不匀,在电流密度较大的钢脚、铁帽等处,电流产生的热量使这些地方形成干区,其电阻比潮区大得多,从而使干区承受较高的电压降,一达到临界值就产生放电而形成局部电弧,局部电弧随着干区的扩大而延伸,局部电弧长度延伸到临界状态后就发展到完全闪络,导致输电跳闸而使供电中断。

2.2 绝缘子污秽的度量方法

  为了避免污闪事故的发生,定期的对绝缘子的绝缘水平进行检测,以确定是否要清扫或者更换电瓷瓶是防止污闪事故发生的重要手段。

  由上面分析可以看出,污闪是由于绝缘子表面污湿状态达到一定程度,致使绝缘子表面泄露电流过大,导致线路闪络,污秽物中导电成分存在无疑在污闪过程中起着关键性的作用,其直接的表现是使污层电流大为增加,导致以后电弧发展直至完全闪络最终跳闸停电的后果。这就是人们纷纷采用泄漏电流、等值盐密、污层电导等作为污秽特征量的重要原因。

  衡量绝缘子污秽程度有等值盐密、污层电导率、表面电导率、泄漏电流、污闪电压与污闪梯度等方法。 
 
  污层电导率:定义为绝缘子单位表面污层的电导值,实际上是由加在污层上的电流与电压之比求出的电导与绝缘子的形状系数相乘求得。为测量污层表面电导,应在污层饱和受潮条件下,在绝缘子上加适当高的工频电压,测其泄漏电流,从而求得电导,但上述测量分散性较大,受污秽分布不均匀影响也较大。另外,测量时要用容量较大的电源,测量比较麻烦。

  表面电导率:表面电导率的测量方法与等值盐密的测量方法相同,但电导率受温度变化影响较大。 

  泄漏电流:表示污秽度的参数较多如运行电压下泄漏电流的最大脉冲幅值;超过一定幅值的泄漏电流脉冲数;临闪前最大泄漏电流值等。但是测量这些参数需要对绝缘子施加一定电压,现场试验不方便。

  污闪电压及污闪梯度:是表征绝缘子性能的最直接最理想的污秽参数,现场污秽试验还能真实地测得绝缘子污闪性能,但由于自然污秽和积污水平达到临界状态与引起污闪的气象条件的产生不一定同时存在,往往是污秽已经达到临界水平但没有充分的潮湿条件而测量不到临界污闪电压,因而进行闪络电压的测量还应结合其他污秽度参数的测量。试验设备容量大,试验不方便,现场不具备条件。

  等值附盐密度:是绝缘子表面每平方厘米的面积上附着的污秽中导电物质的含量所相当的NaCl(mg/cm2)数量,简称等值盐密。由于它只与绝缘子的污秽量、成份和性质有关,称为污秽的静态参数。目前在全国电力系统广泛开展此项测量工作,且在随后制订的污秽等级标准中将其作为划分污秽等级的一个重要依据。现在等值盐密已成为世界范围内广泛采用的一个污秽参数。

  绝缘子等值盐密(外绝缘的单位表面积上的等值盐量)测量方法是用一定量的蒸馏水,将一定面积瓷表面上的污秽物全部清洗掉,测量污秽溶液的盐密值。等值盐密可直观衡量污秽程度,不受温度、电压、试验设备容量和试验场地的限制。

  因此,采用等值盐密作为衡量绝缘子污秽等级的参数,设计出能够测量绝缘子等值盐密的仪器,确定绝缘子的污秽等级,从而指导高压线路的清扫工作,避免污闪事故的发生,保障电力系统的安全可靠的运行是非常有现实意义的工作。鉴于此,设计了基于双处理器的电导盐密测量仪。

3 系统测量原理

  等值附盐密度(简称“盐密”),是用一定量的蒸馏水清洗绝缘子表面的污秽,然后测量该清洗液的电导率,并以在相同水量中产生相同电导的氯化钠数量的多少作为该绝缘子的等值盐量,最后除以被清洗的表面面积即为等值附盐密度。

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关键字:高压绝缘子  污秽测量

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/1015/article_3717.html
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