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复合绝缘子的耐污闪性能

时间:2011-10-27 08:38 作者:xingwang点击:
1.雾中受潮与闪络 清洁雾试验中,人工雾包括蒸汽雾、冷雾及冷热混合雾几种,其能见度多在1~3 mo瓷质绝缘子在雾中饱和受潮的时间一般在15~30 min,当绝缘子的温度低于雾室中的温
1.雾中受潮与闪络
    清洁雾试验中,人工雾包括蒸汽雾、冷雾及冷热混合雾几种,其能见度多在1~3 mo瓷质绝缘子在雾中饱和受潮的时间一般在15~30 min,当绝缘子的温度低于雾室中的温度时,冷凝作用十分明显,饱和受潮的时间可能更短。复合绝缘子在雾室达到充分受潮的状态则困难得多。一方面受憎水性的影响,雾滴不易吸附于污秽物质表面,盐分的溶出非常缓慢;另一方面有机合成材料的热容量很小,表面不易形成冷凝,因此即使在憎水性较差的情况下,受潮也较瓷绝缘子缓慢。随着受潮时间的增加,泄漏电流逐渐增大。憎水性越强,泄漏电流越小。在人工污秽试验中,憎水性表面的充分受潮时间约100、--120 min,远远大于亲水性表画的饱和受潮时间。污层表面没有憎水性的复合绝缘子,受潮时间稍长于瓷绝缘子,约
    2.复合绝缘子的污闪性能
    随着迁移时间的增加,复合绝缘子的污闪电压逐渐增大,并且有饱和的趋势,如图8.6所示。迁移4~5天后,几个盐密系列的闪络电压均基本饱和。此后,迁移时间的继续延长不再导致污闪电压的明显增加。另一硅橡胶合成绝缘(ESDDo.02 mg/cm。,NSDD o.3 mg/cm2)的污闪试验表明,迁移80天后的闪络电压与迁移4天的相比提高不到8%。
    水带电阻R(z)主要取决于水带的形状及电导率。实际上,R(z)的实际变化相当复杂,需进行合理的简化和假设。由于水带宽度很窄,因此弧根处电流集中的效应可以忽略。另外,剩余干区击穿前并无大的持续电流通过,也可不考虑电流热效应对阻值的影响。因此,R(z)可简单表示为
    R(z)一R。d(L - x)    (8-2)式中,R。为单位面积水带的电阻;矗为水带的宽度;L为泄漏距离。
    式(8-1)中的电弧参数A,挖与各种影响弧柱游离与消游离过程的因素有关,对不同的作用电压、介质条件,其值相差很大。这里以亲水性表面局部电弧的伏安特性的一组实测结果,A,n分别为138(交流电弧为140)和o.69(交流电弧为o.67)来计算闪络电压。事实上,在憎水性表面,由于水带的电阻值很高,限制了I临界电流的发展,因此电弧参数的适用性还需要进一步的试验研究。
    在分析憎水性表面污闪的过程中,基本方程的形式和电弧失去稳定的判据与亲水性表面的污闪模型一致,因此水带宽度d对闪络黾压的影响类似于亲水性表面污闪模型中绝缘子的等效直径D。。对憎水性表面临闪前通道的实测结果表明,d为几个毫米的数量级甚至更小,而绝缘子的等效直径D。一般都大于40 mm。d和D。的明显差异导致了两者闪络电压之间的显著差别,这也是憎水性表面闪络电压显著提高的主要原因。
    亲水性表面的污闪过程中,污层在泄漏电流的烘干作用下会产生干带。这些干带因承担了主要的工作电压而击穿,此时局部电弧的弧长或电弧电流可能都不能满足临界闪络的条件,因此局部电弧有一个发展、减弱、继续发展并不断延伸的过程。显然,干带的形成是闪络的先决条件。而在憎水性表面,水带的发展延伸是闪络过程中的主导因素。剩余干区击穿时,水带的长度已是可能的最大值,如果U≥U。,沿面闪络将立即发生。因此,闪络前电弧不表现出明显的发展延伸过程,电弧的发展速度远高于亲水性表面的情况。如果此时的U 络将不会发生,除非憎水性状况明显下降或受潮条件明显加重。因此,尽管该模型与亲水性表面污闪的模型在表述方法上相同,但实际的物理过程却有明显的差异。
    从式(8-4)可以看出,在不考虑伞间的电弧桥接的情况下,复合绝缘子的污闪电压由泄漏距离、水带宽度矗稆单位面积水带的电阻R,决定。而d和R,主要取决于绝缘子表面的憎水性状态和积污状态。如果按照喷水分级法来衡量绝缘子表面的憎水性,HC 1~HC 5级的表面上雾水基本上都是以分离的状态存在,并未形成大片的连续水膜。因此,最终的闪络通道同样会形成“水带一水珠一千区”,该
    迁移时间增加时污闪电压的变化趋势与用HC值表示的憎水性的变化趋势基本一致,污闪电压与对应HC值之间的关系如图8.7所示。憎水性增强,污闪电压随之增加:憎水性充分迁移的绝缘子的闪络电压与亲水性状态时的闪络电压相比,分别提高了50%~80Y不等,盐密大时提高的幅度更大些。当憎水性由HC 7变到HC 5~HC 6时,绝缘子污闪电压的增幅最大,约占总增量的60% - 80%。憎水性继续增加时.闪络电压的变化趋于平缓。
    人工污层表面的憎水性达到HC 5--HC 6-般需要12~24 h的迁移,此时接触角已经大于100。,基本饱和。从试验现象上看,迁移6h(HC 6,接触角大于90。)受潮2h后,绝缘子表面也仍然只有5---10 mm不规则的分离的水珠或水片,并没有形成大面积的连续水膜。从放电现象的角度看,升压过程中,HC 5~HC 6的绝缘子表面有星星点点的放电,与憎水性强的表面相似,不同于亲水性表面局部电弧主要在杆径上发展的闪络现象。此时最终的闪络通道同样由水带水珠一干区组成,而水带的宽度远小于绝缘子等效直径,因此闪络电压依然明昱高于亲水性时的值。因此,复合绝缘子表面憎水性的部分下降并不导致其污闪电压的显著下降。
    另外,从图8.7可以看出,相同的HC值条件下,污秽度不同的绝缘子,闪络电压存在明显的差异。即使是在憎水性很强的情况下,污秽度对闪络电压仍有不可忽视的影响。因此,我们专门研究了污秽度与污闪电压之间的关系。如图8.8所示,憎水性状况相同的情况下,盐密越大,闪络电压越低,并且随着盐密的增加,污闪电压的下降趋势逐渐缓和。污层表面具有优异的憎水性时,即HC 1~HC 3的情况,尽管水分在污层表面完全以分离的水珠形态存在,污闪电压随盐密下降的关系依然存在。与图8.8中的电瓷绝缘子XP-70的污闪特性曲线相比,从整体上看,
复合绝缘子污闪电压随污秽度变化的趋势与瓷绝缘子相同。而且,即使在完全亲水性的状态下,复合绝缘子的污闪电压仍然明显高于陶瓷绝缘子的污闪电压。亲水
性状态下,复合绝缘子和瓷绝缘子的差别在于:形状结构的明显不同以及材料热容量的不同。
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