绝缘子覆冰及其电气试验方法研究

绝缘子覆冰及其电气试验方法研究

廖威

广西电网有限责任公司河池东兰供电局 广西壮族自治区 547400

摘要：绝缘子覆冰这项技术能够在我国部分覆冰相对严重的区域进行绝缘设计，对绝缘子覆冰技术使用电气的方式试验对技术提升有很大帮助。本文主要阐述绝缘子覆冰及电气试验方法的研究意义，绝缘子覆冰方法研究，绝缘子覆冰及电气试验方法研究，旨在提升项目质量，推动相关产业发展。

关键词：绝缘子覆冰；电气试验；方法研究

前言：科学技术发展迅速的背景下，更多的输电线在覆冰较多的区域穿行，在电力运输过程中绝缘子极容易受外界因素的影响形成覆冰的情况，这种情况对寒冷地区的电力运输造成很大的影响。现阶段，解决绝缘子覆冰这种现象并没有统一的解决方式，多次试验的结果差距相对较大，因此对其进行测试研究非常重要。

1. 绝缘子覆冰及电气试验方法研究意义

近些年，科学技术蓬勃发展，我国整体实力得到很大的提升，推动我国电气相关产业更好的发展，但一些严寒地区地势条件复杂，对其进行电力输送仍旧是一件非常困难的事。随着时间的发展，电力运输逐渐在这些地区普及，但后续出现的绝缘子覆冰现象却逐渐成为一种新型的重要问题，因此对绝缘子覆冰技术和电气试验的研究有非常重要的意义。世界各国的地形地势气候温度等条件相差较大，国外的先进技术很可能会不适应中国的客观条件，并不能很好的解决绝缘子覆冰这一现象。对绝缘子覆冰现象中电气的性能测试能够在一定程度上帮助其技术的提升，制定标准控制实验方法，将先进的技术同我国的现实情况相结合，才能够制定出一套科学有效的解决办法，使严寒地区电力使用更加便捷，推动地区的发展。

2. 绝缘子覆冰方法研究

1. 绝缘子自然覆冰

为提升绝缘子覆冰技术应当对绝缘子覆冰现状的出现原因进行调查，根据不同的覆冰情况制定不同的解决办法，得以从根本上解决这种情况。绝缘子的自然覆冰是在严寒地区覆冰较为严重的位置建设站点作为实验的操作依据，使用覆冰区域实验线路做相关的实验。在自然覆冰方法角度说，这种情况同实际相符，受到测试区域之外的环境影响，恶劣的气候条件、极度的低温环境、相对复杂的土地等因素都会对施工进行带来巨大的影响，使自然覆冰方法测试难以开展进行，最终导致实验的测试时间延长，这些因素的影响下很容易为实验带来难以预料的风险，使得测试出现一定的分散型和不确定性。因此，这种自然覆冰测试方法应用面相对较小，并不适合大多数实验的需要^[1]。但使用自然覆冰这种方法有利于覆冰过程的研究，观察其固有的特点和变化的规律。对绝缘子特殊性能进行研究，一般使用其他的方法进行实验，如人工覆冰，推动技术的发展创新。

2. 绝缘子人工覆冰

对绝缘子进行人工覆冰需要在天气实验室进行，根据实验室内模拟的气候温度对其进行实验操作，这种方式是研究绝缘子覆冰状况的常见方式。这种方式可以在一定时间内获得更多的实验资料，有重复性能高容易控制等特点。人工覆冰实验分为两种，通电时人工覆冰和没有电流通过的人工覆冰。电力输送过程中绝缘子覆冰现象很多都有电流通过，电线中电力的大小对绝缘子覆冰现象中的覆冰速度、密度、冰凌大小和整体质量都有一定的影响。在实验操作时应优先选择有电流通过的样本，但电力具有不稳定和不确定性很可能在实验过程中对人体造成威胁，因此在通常情况下人工覆冰实验选择较低的电流，根据实验的推进不断的升高。这种方法危险较小，虽然只是人工覆冰的微型实验，但对实验过程中对电力的泄露情况做出较好的控制^[2]。使用人工的方式对自然气候进行模拟，这种实验方式在现阶段并没有达到观念的统一，总结多次实验做出以下几种提议：在进行人工覆冰的实验时，将模拟的气候、风速、雾气等影响因素调整至稳定的状态，将喷水量设置为（60±2）L/（h·m²），＜100m的水在实验的过程中风速＜3m/s，实验的不稳定＜10％，体积较大的水可以增加风力速度，使冷却的水同实验体表面接触时温度＜0℃，其中风力的偏转角度应为45°。

3. 绝缘子覆冰及电气试验方法研究

1. 实验前的相关准备工作

在进行绝缘子人工覆冰及电力相关实验前应当对其进行严格准备，严谨的准备工作可以在一定程度上减少实验过程中出现的问题，提升实验结果的准确性。覆冰期的实验模拟绝缘子在覆冰的过程中呈现电力耐受和闪络等特点，在实验前不对其温度冻雨等条件做出改变。融冰期实验模拟绝缘子表层覆冰融化的过程的电气属性，这个过程中闪络故障发生频繁，其电气属性是实验设计的重要根据。在实验之前对覆冰状态的绝缘子进行干冻，时间持续15分钟，将绝缘子同外表冰层保持相同的温度，冰层外表的水分完全凝固。水分凝固的温度上升至﹣2℃之前不需要考虑温度上升的速度，在温度稳定之后将其控制在2～3℃/h，这里注意不要让温度上升太快以免发生表面冰层脱落的现象。

2. 绝缘子覆冰及电气试验方法

绝缘子在覆冰和覆冰融化的阶段电气属性有耐受和闪络的特性，但在现阶段对其并没有明确的规定，将多次试验的经验作为参考的依据选择污秽绝缘子方法进行实验，实验过程有几种测试方法。第一种，最强耐受电压U2为绝缘子在覆冰状态下的最强电压。对这种电压下的覆冰绝缘子进行测试内容是：当耐受电压U1＝0.95U2，第一、二、三次测试结果均为耐受；当耐受电压为U2，第一次测试结果为耐受，第二次测试结果为闪络，第三次测试结果为耐受，第四次测试结果为耐受；当耐受电压U3＝1.05U2，第一次测试结果为闪络，第二次测试结果为闪络。通过这个测试可以看出，绝缘子在覆冰状态下电压U2的四次测试有三次为耐受，电压U3高于U2％5在实验中闪络次数为2，那么可以判断U2电压在测试中是最为耐受的。第二种，使用U50电压进行实验，这种电压的耐受程度为50％，在覆冰其他因素不改变的状态下，进行10次有效果的实验，将U1设置为施加的电压，将n1设置为测试U1的实验次数，当N的数值等于10为有效果的实验统计次数，那么U50＝（1/N）∑（n1U1）。室内温度小于15℃时，十五分钟测试的绝缘子样本逐渐覆冰，在25s时喷雾5s之后停止。第三种，使用平均闪络方法施加电压，这种方法在绝缘子样本覆冰和覆冰融化阶段，对其进行施加电压到出现闪络状况，停止电力的输送，片刻后再次提升电压到出现闪络情况，反复数次对电压情况取得平均值，将闪络的电压设定为U，U＝（1/n）∑（Uf1＋Uf2＋…＋Ufn1）。

3. 绝缘子覆冰的几种电气试验比较

使用耐压力实验其中发生闪络的次数较少，不容易出现绝缘子的烧伤等损坏状况，使用这种方式进行实验最后的结果相对准确，但这种方法实验时间较长而且不能够对绝缘子处于覆冰和覆冰融化阶段闪络电压很好测试。平均闪络这种测试方法较为简单，可以很快得到测试结果，但这种方法通常测试次数为4～6次，实验结果误差率高。U形曲线方法可以按照绝缘子的融冰阶段发生闪络的规律使用数学测试方法对实验的结果进行处理，但这种测试方法只可以在绝缘子的融冰阶段使用。平均闪络和U形曲线测试需要对多次闪络现象进行测试，第一个种方法＞4次，第二种方法＞4次。

结论：总而言之，绝缘子覆冰及其电气有很多种试验方法，但在现阶段并没有明确的相关标准，经过多次试验发现性价比最高的方法是U形曲线方法，使用这种方法进行实验可以简化实验流程，更加清晰明确的显示实验结果。绝缘子处于覆冰时期有一定的污秽性，同闪络出现有一定联系，因此应当统一进行电源的选择。

参考文献：

[1]侯永明,韩飞雪.电气绝缘子覆冰对电气设备安全运行的危害分析[J].能源科技,2020,18(08):55-59.

[2]蒋兴良,邹佳玉,陈宇.自然环境绝缘子长串覆冰直流闪络特性[J].电工技术学报,2020,35(12):2662-2671.