相对湿度及盐密对绝缘子泄漏电流的影响

张国武，邵瑰玮

(1.云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明 650000；2.国网电力科学研究院，武汉 430074)

相对湿度及盐密对绝缘子泄漏电流的影响

张国武1，邵瑰玮2

(1.云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明 650000；2.国网电力科学研究院，武汉 430074)

为研究环境相对湿度及盐等值密度对绝缘子泄漏电流的影响，以XP-70绝缘子为实验对象，在人工雾室进行大量的人工污秽试验。同时利用非线性回归分析方法，分析了相对湿度及盐密对污秽绝缘子泄漏电流最大值的影响。

泄漏电流，相对湿度，等值盐密，污秽绝缘子

0 前言

污闪是危害电力系统安全的灾害性事故之一[1-4]，研究发现泄漏电流和污闪放电过程密切相关。通过研究输电线路绝缘子串盐密、相对湿度与泄漏电流的关系[5-6]，可以应用于泄漏电流在线监测装置，通过盐密报警或指导清扫，也可以应用于饱和盐密及带电和不带电绝缘子积污规律的研究。本文采用恒压洁净雾试验方法，在人工雾室环境下，通过人工污秽试验，分析了环境对绝缘子泄漏电流的影响。结果表明：泄漏电流和环境相对湿度、绝缘子表面盐等值密度关系密切，灰密/环境温度和泄漏电流相关性很弱，环境温度主要通过影响相对湿度来间接影响泄漏电流。

1 试验原理及方法

1.1 试验原理

本试验设备主要包括雾室及自动加湿系统，试验电源及测量装置。雾室的湿度采用超声波雾化加湿机控制，全自动控制，无需人值守。试验电源由200 kV/30 kVA交流试验变压器提供。采用SGB-200 A数字高压表测量绝缘子两端电压，泄漏电流由绝缘子泄漏电流测量装置进行测量。本试验原理如图1所示：其中Vr为调压器，T为变压器，Rp、R为保护电阻，G为保护球隙，K为人工气候室，Vd为电容分压器。试验设备主要包括人工雾室及自动加湿系统，试验电源及测量装置。

图1 试验原理图

1.2 试验方法

参照GB/T 4585-2004，本试验采用固体层法[7]，选用选用闪络电压最低的氯化钠来模拟污秽物中的水溶性导电物质，选用硅藻土混合物来模拟污秽物中不溶于水的固体物质。模拟不同盐密 (0.1 mg/cm2、0.2 mg/cm2、0.3 mg/cm2、0.4mg/cm2)、相对湿度 (自然湿度60%～75%、不饱和湿度75%～95%、饱和湿度95%以上持续加雾)条件下对标准绝缘子串XP-70型绝缘子的泄漏电流进行试验。

首先对清洗干净的绝缘子进行涂污，将绝缘子涂污后在室温下存放两个小时以上，待绝缘子表面污秽完全干燥。雾室加雾使雾室相对湿度保持在75%～95%，然后将试品放入雾室，保持雾室湿度，试品存放10小时以上，观察绝缘子表面污秽的湿润情况。待绝缘子表面污秽湿润以后，电源升压至运行电压27.2 kV，观察绝缘子表面是否有放电现象，记录泄漏电流最大值。

2 试验数据分析

2.1 相对湿度对泄漏电流的影响

在自然湿度 (60%～75%)、不饱和湿度(75%～95%)、饱和湿度 (95%以上持续加雾)下，盐密为0.2 mg/cm2、灰密1.0 mg/cm2与盐密为0.4 mg/cm2、灰密1.0 mg/cm2条件下，每种盐密做5组进行不同湿度下泄漏电流比较试验，试验结果如图2所示。

图2 相对湿度与泄漏电流最大值平均值关系图

根据试验结果，随着相对湿度的增大，泄漏电流最大值基本上是随着相对湿度的增大而增大，呈现非线性关系。当相对湿度较小时 (小于50%)时，泄漏电流最大值很小，几乎接近于0；在相对湿度为60%～75%时，泄漏电流最大值维持在一很小的数值附近；随着相对湿度的增加，泄漏电流逐步增大，当湿度接近饱和时，泄漏电流的增大速度明显加快，呈现非线性变化。当泄漏电流超过1 A，盐密高的曲线增加更快，闪络发生的概率大大增加，很容易发生闪络事故，如图3所示。

图3 饱和湿度下绝缘子发生闪络前夕泄漏电流波形

2.2 盐等值密度对泄漏电流的影响

在不饱和湿度 (75%～95%)，对盐密为0.1 mg/cm2、灰密 1.0 mg/cm2；盐密 0.2 mg/cm2、灰密 1.0 mg/cm2；盐密 0.3 mg/cm2、灰密 1.0 mg/cm2与盐密为0.4 mg/cm2、灰密1.0 mg/cm2四种不同盐密值条件下进行试验，每种盐密做5组，当结果离散型较大时适当加组。试验时，从低盐密值开始做起，如果发生闪络，将不再做更高盐密值的试验，试验结果如下：

图4 盐密与泄漏电流最大值平均值关系图

根据本节试验结果来看，在不饱和湿度情况下，泄漏电流随绝缘子表面污秽的盐密值增大而增大，各种盐密均放电现象稳定，未发现有闪络的迹象。泄漏电流的最大值大部分发生在试验开始的1分钟以内，其余组的泄漏电流最大值也发生在试验开始的前几分钟，这是因为试品在相对湿度95%的条件下存放十小时以上，使得绝缘子表面污秽得到充分湿润，便于产生局部放电，所以泄漏电流最大值出现在试验刚开始的阶段。随着试验时间的增长，放电电弧产生的大量热量使得绝缘子表面湿润的污秽物被烧干，而此时的雾室湿度又不能保证在放电发生时持续保证绝缘子表面的湿润状态，从而放电电弧熄灭后无法重燃，放电现象减弱，泄漏电流变小，如下图所示。

图5 不饱和湿度下绝缘子泄漏电流波形

2.3 灰密对泄漏电流的影响

在不饱和湿度下，对盐密为0.2 mg/cm2、灰密0.5 mg/cm2；盐密0.2 mg/cm2、灰密1.0 mg/ cm2；盐密0.2 mg/cm2、灰密1.5 mg/cm2与盐密为0.2 mg/cm2、灰密2.0 mg/cm2四种不同灰密值条件下，对标准绝缘子串XP-70型绝缘子的泄漏电流进行试验。

根据本节试验，当盐密值一定时，相对湿度较低时，当灰密变化时，由于试验结果离散性很大，各数据点的变化没有明显的趋势，可以得知泄漏电流最大值从整体上看很集中，变化不是很明显，呈略微的上升趋势，灰密与其相关性不是很大。但当相对湿度饱和时，泄漏电流逐渐增大，但仍为毫安级。

3 数据分析

本文利用非线性回归方程对上述试验结果进行拟合，首先利用相对湿度与泄漏电流的关系，建立数学模型，得出回归方程为：

式中Im为泄漏电流最大值，RH为环境相对湿度，α为常量，β为RH随Im变化的速度。

考虑到盐等值密度的影响，重建模型，将拟合曲线修正为：

在式 (2)中增加变量灰密 ρNSDD，建立模型，其关系式可修正为：

从初步数据来看，此拟合曲线比较接近实际试验数据，但由于数据标本不够多，且部分实验数据标本存在误差，因此需做进一步大量实验来确定式 (3)中影响变量的参数具体数值大小。

4 结束语

本文主要模拟3片XP-70绝缘子串在27.2 kV电压下进行不同相对湿度、盐密及灰密下的绝缘子泄漏电流最大值试验，从试验结果可以看出：

1)绝缘子串在相对湿度较小时，灰密对泄漏电流影响较小，两者相关性很弱。当相对湿度逐渐增大时，泄漏电流随着灰密的增大而增大。

2)在相对湿度较低时，泄漏电流变化不是很明显；当相对湿度RH＞80%时，随着相对湿度的增加，泄漏电流迅速增加而且表面电弧明显出现；当相对湿度RH趋于饱和时，泄漏电流最大值很大，超过1 A，很容易发生闪络。

3)盐密对泄漏电流影响较大，泄漏电流最大值随盐等值密度增加而增加，两者呈现正相关关系。

4)在人工污秽试验下3片绝缘子串泄漏电流随环境相对湿度、盐密、灰密关系式为：Im=

[1] 邵瑰玮，蔡炜，胡建勋，等.人工污秽绝缘子泄漏电流、湿度、盐密关系对比研究 [R].武汉，国网武汉电力科学研究院，2009.

[2] T.Suda.Frequency Characteristics of Leakage Current Waveforms of an Artificially Polluted Suspension Insulator[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，Tokyo，Japan，August 2001，Vol.8 No.4，PP704-709.

[3] H.Matsuo，T.Fujishima，T.Yamashita.Relation between Leakage Impedance and Equivalent Salt Deposit Density on an Insulator under a Saltwater Spray[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol.6 No.1，February 1999，pp177-182.

[4] 张仁豫.绝缘污秽放电 (第一版)[M].水利电力出版社，1994.

[5] 顾乐观，孙才新.电力系统的污秽绝缘 (第一版)[M].重庆大学出版社，1990.

[6] 孙才新，司马文霞，舒立春.大气环境与电气外绝缘 [M] .中国电力出版社，2002.

[7] GB/T4585.2-91.交流系统用高压绝缘子人工污秽试验方法固体层法 [S].北京：国家技术监督局，1991.

Research on Influence of Environmental Relative Humidity and Salt Equivalent Insulator Surface Density on Leakage Current of Insulator

ZHANG Guowu1，SHAO Kuiwei2
(1.Kunming Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid Co.Ltd.，Kunming 650000，China；2.State Grid Electric Power Research Institute，Wuhan 430074，China)

In order to analysis the environment RH and ESDD on the effects of insulator leakage current，we experimentally researched artificial pollution of single XP-70 insulator in the artificial fog chamber.Regression analysis was used to obtain an expression of relationship between environmental relative humidity(RH)，salt equivalent insulator surface density(ESDD)and insulator leakage current.

leakage current；RH；ESDD；contamination insulator

TM83

B

1006-7345(2015)06-0051-03

2015-06-29

张国武 (1986)，男，助理工程师，云南电网有限责任公司昆明供电局，长期从事电力系统工作 (e-mail)ceeezhang＠qq.com。

邵瑰玮 (1974)，男，博士，高级工程师，国网电力科学研究院，从事高压输电技术研究工作 (e-mail)shaogw＠whvri.com。