覆冰绝缘子导电离子分布规律

蒋兴良 胡玉耀 汪泉霖 范才进 朱承治

(1.输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044 2.国网浙江省电力公司 杭州 310000)

覆冰绝缘子导电离子分布规律

蒋兴良1胡玉耀1汪泉霖1范才进1朱承治2

(1.输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044 2.国网浙江省电力公司 杭州 310000)

为研究电场及染污方式对覆冰复合绝缘子导电离子分布的影响，该文在低温、低气压人工气候室对两种染污方式下的35 kV复合绝缘子开展了带电和不带电雨凇覆冰试验。结合COMSOL软件仿真分析冰凌尖端水滴及覆冰滴水过程对绝缘子覆冰的影响，揭示电场、染污方式和染污程度对覆冰绝缘子离子分布的影响规律。结果表明：电场对绝缘子覆冰形态、冰层及冰凌中离子分布和闪络电压均有显著的影响；在带电覆冰条件下，采用覆冰水电导率法时的冰层及冰凌融冰水电导率均低于不带电时；在不带电覆冰条件下，采用固体涂层法时的融冰水电导率远高于覆冰水电导率；绝缘子带电覆冰时的闪络电压高于不带电时，而闪络过程中的融冰水电导率低于不带电时。在分析绝缘子覆冰闪络时，应考虑晶释效应对其闪络特性的影响。

覆冰绝缘子 导电离子 电导率 电场 晶释效应

0 引言

由于我国能源分布不均衡，负荷中心和能源中心相距甚远，为满足负荷中心日益增长的用电需求，开工建设了多条超、特高压输电线路[1]。我国地域辽阔、地形地貌复杂，这些线路不可避免地经过覆冰(雪)、污秽、高海拔地区。在低温、高湿、高海拔地区，受气象(微气象)、地形(微地形)的影响，超、特高压输电线路易遭受冰雪灾害的影响[2]。2008年初，罕见的冰雪灾害导致我国南方大面积停电甚至电网解列，给人民的生命、财产和安全构成了极大的威胁[3，4]。近年来输电线路事故仍时有发生。因此，深入研究绝缘子覆冰形成的机理及覆冰后的闪络过程和特性，对于我国超、特高压输电工程建设和外绝缘设计具有工程应用价值和指导意义。

国内外研究学者针对绝缘子覆冰机理及覆冰后的电气特性开展了大量的研究。文献[5]在多功能人工气候室模拟自然覆冰条件试验研究了不同环境参数对110 kV复合绝缘子覆冰的影响。文献[6]研究了在严重覆冰条件下，绝缘子直径对闪络特性的影响，提出了用于预测不同直径的覆冰绝缘子闪络电压的数学模型并进行了验证。文献[7]研究了自然条件下悬式复合绝缘子雨凇与轻雾凇覆冰形态，并从水滴碰撞和冻结两个过程揭示了两类覆冰形态差异的原因。文献[8]针对35 kV复合绝缘子开展了不带电及带不同电压类型的雨凇覆冰试验，对比分析了电压类型对绝缘子覆冰及闪络特性的影响。文献[9]在人工气候室研究了不同伞裙结构的复合绝缘子的覆冰增长及电气特性，结果表明：绝缘子的覆冰量和闪络电压与伞裙结构、泄漏距离、覆冰水电导率等均有关系。文献[10]研究了间插布置方式对绝缘子串闪络特性的影响，结果表明：“3+1”和“4+1”的绝缘子串布置方式可大大提高覆冰绝缘子的交流冰闪电压。

尽管国内外学者对绝缘子覆冰进行了大量的研究，但仅有部分学者涉及覆冰过程中晶释效应的研究。由于晶释效应的存在，覆冰水在冻结过程中溶解的导电离子会被排释在冰晶体外表面，致使其中的导电离子重新分布，从而导致冰晶体内部的电导率呈现差异。为了计算剩余冰层电阻，文献[11，12]利用三角冰板模型在交、直流电压下，建立了覆冰水电导率和冰表面电导率两者之间的线性关系。文献[13]通过对圆柱形冰样品的研究表明，冰内、外表面电导率随着外施电压的升高而升高，并且电压与电导率之间呈指数关系。邓禹等基于高锰酸钾溶液的冷凝实验证明了冰水相变过程中盐分迁移现象的存在，并研究了盐分迁移对覆冰绝缘子闪络电压及泄漏电流的影响[14，15]。

综上所述，国内外研究学者主要基于各种覆冰模型研究了覆冰水相变过程中的晶释效应，但是，缺乏对覆冰绝缘子导电离子分布规律的研究。鉴于此，本文在人工气候室采用两种染污方式对35 kV复合绝缘子分别开展带电与不带电雨凇覆冰试验，对比分析电场对绝缘子覆冰的影响；然后，基于融冰期对融冰水电导率的测量结果，揭示导电离子在冰中的空间分布；最后，基于闪络试验研究晶释效应对覆冰绝缘子闪络特性的影响。

1 试品、试验装置及程序

1.1 试品

试验选用FXBW-35/70试品，其结构参数和示意图分别见表1和图1。表1中，L为爬电距离，h为结构高度，d为芯棒直径，d1、d2分别为大、小伞直径。

表1 试品结构参数Tab.1 Parameters of composite insulator (单位：mm)

图1 试品绝缘子示意图Fig.1 Configuration of specimen

1.2 试验装置

试验在直径2.0 m、长4.0 m的低温、低气压人工气候室进行，如图2所示。室内最低温度为-36 ℃，喷头采用IEC推荐的标准定制，水滴颗粒直径范围为10～120 μm，气候室内部的风扇不仅可模拟风速，而且使过冷却水滴及室内温度分布均匀，试验电源通过穿墙套管引入。

图2 低温、低气压人工气候实验室Fig.2 Artificial climate chamber with low temperature and low pressure

1.3 试验程序

本文试验内容主要包括覆冰试验、融冰试验和闪络试验3部分。

1)覆冰试验：在气候室内模拟自然覆冰条件下，水滴直径为100～120 μm，喷雾流量为80 mm/h，环境温度为-8 ℃，风速为1～3 m/s。根据绝缘子人工覆冰试验的要求，覆冰水在喷雾之前应进行预冷却至4 ℃。详细的覆冰试验程序见文献[16，17]。

2)融冰试验：待覆冰达到要求后，拍照并将绝缘子取出置于恒温环境中融化。为了探究导电离子在冰中的分布规律，将冰层和冰棱分别进行融化并测量融冰水电导率。以冰层融化为例，试验步骤为：①将完成覆冰后的复合绝缘子从气候实验室取出置于恒温环境中，为了减小试验误差，整个测量过程试验人员佩戴橡胶手套；②随着时间的增加，冰层由外向内开始融化，融化的水滴经漏斗收集最终滴落在量筒中；③假 设绝缘子表面覆冰厚度及冰层融化速度一致，则同一时间冰层各处的厚度相等，每隔1 min取出量筒，并在下一滴融冰水滴落前更换新量筒，测量融冰水电导率并记录其温度；④冰层脱落或融冰水电导率几乎不变时融冰试验结束。

3)闪络试验：在融冰期，覆冰绝缘子的平均闪络电压通过均匀升压法[2，18]获得。闪络试验过程中，在待加压绝缘子下方放置器皿收集闪络时的融冰水，并测量其电导率和温度。

2 覆冰绝缘子电场仿真计算

为了分析电场对绝缘子覆冰及离子分布的影响，本文采用有限元法建立试品绝缘子的二维轴对称模型，利用COMSOL软件对覆冰绝缘子的电场进行仿真。仿真所用到的试品结构参数均为实测值，外施电压为20 kV，仿真结果如图3所示。

图3 复合绝缘子雨凇覆冰下的电压分布Fig.3 Potential distribution for glaze iced composite insulators

由图3可知，绝缘子覆冰形态对其表面电场分布有显著的影响。与未覆冰相比，随着冰凌长度的增加，覆冰绝缘子表面电场分布越来越不均匀，冰凌尖端电场明显畸变。当冰凌桥接了大部分伞裙时，被冰凌所围的封闭空间内，没有电压等值线穿过，覆冰绝缘子表面的高电导率水膜起了很好的屏蔽作用，高压端大伞伞裙冰凌附近电压等值线密集，电压梯度变化大，此处的空气间隙承受了绝缘子大部分电压降，易产生电晕，如果电源的能量足够大，则发展成为局部电弧，抑制冰凌的生长。

通过对覆冰过程中试验现象的观察发现，由于雨凇覆冰湿增长的特性，在覆冰过程中绝缘子表面存在高电导率水膜。因此，冰凌尖端会形成水滴(如图4a所示)，进而发生覆冰滴水(如图4b所示)。以往的仿真研究没有考虑上述现象，本文采用图4a、图4b所示的模型进行仿真，其对应仿真结果分别如图4c、图4b 所示。

图4 复合绝缘子冰凌尖端模型及其仿真结果Fig.4 Composite insulators icicle tip models and their simulation results

仿真结果表明，当冰凌尖端存在水滴及发生覆冰滴水现象时，高压端冰凌尖端电场强度由5.72 kV/cm分别增加到7.93 kV/cm、9.18 kV/cm，大于覆冰环境下空气间隙的临界击穿电场强度，进而诱发局部放电。在分析绝缘子覆冰增长过程中，应考虑上述两种现象对覆冰的影响。

3 试验结果与分析

3.1 电场对绝缘子覆冰形态的影响

当电导率γ20=320 μS/cm，覆冰结束后，绝缘子带电与不带电覆冰形态如图5所示。不带电覆冰时，绝缘子被冰凌完全桥接，冰凌光滑、竖直，且冰凌直径较粗，内部无气泡。带电覆冰时，冰凌尖端出现向绝缘子轴线侧弯曲现象，冰凌根数少，冰凌间的空隙较大，且冰凌直径小，内部出现气泡。这主要是因为绝缘子带电覆冰条件下，电场对分布在空气中的过冷却水滴有极化作用，使得水滴沿着电场的方向移动，冰凌尖端出现弯曲。随着覆冰时间的增长，冰凌长度增加。由图3可知，绝缘子表面电场分布不均匀，冰凌尖端水滴的存在以及覆冰滴水过程，都有可能诱发冰凌尖端产生电晕甚至局部电弧，而且因绝缘子表面泄漏电流的作用，使得冰凌较细、不易桥接伞裙。

图5 复合绝缘子带电与不带电覆冰形态Fig.5 Appearance of ice-covered composite insulators under energized and non-energized conditions

3.2 电场对晶释效应的影响

为了分析电场对晶释效应的影响，本文在320 μS/cm、500 μS/cm和800 μS/cm三种覆冰水电导率下，对复合绝缘子分别开展了带电与不带电覆冰试验。冰层及冰凌融冰水电导率随融冰时间的变化关系分别如图6和图7所示。

图6 带电与不带电覆冰时的冰层融冰水电导率比较Fig.6 Comparison between melting water conductivity under energized icing and non-energized icing

图7 带电与不带电覆冰时的冰凌融冰水电导率比较Fig.7 Comparison between melting water conductivity under energized icing and non-energized icing

由图6可知，无论绝缘子覆冰过程中是否带电，冰层融冰水电导率随融冰时间的增加均呈非线性下降，且下降的速度先快后慢。以绝缘子不带电覆冰为例，当γ20分别为800 μS/cm、500 μS/cm和320 μS/cm时，冰层融化10 min之后，融冰水电导率分别由1 617 μS/cm、849 μS/cm和447 μS/cm下降到503 μS/cm、352 μS/cm和225 μS/cm，分别下降了68.9%、58.5%和49.7%，融冰30 min时的电导率分别为22.3 μS/cm、25.1 μS/cm和16.9 μS/cm。由此可见，绝缘子覆冰水在由液态至固态的相变过程中离子分布发生了变化，靠近冰层外表面离子浓度最大；在冰层与绝缘子交界面处离子浓度最低，融冰水电导率最小。分析其原因可能为：①过冷却水滴在冻结过程中，温度持续降低，溶质的溶解度降低结晶析出；②覆冰水在冻结过程中会释放大量的潜热，其中溶解的导电离子获得能量由冻结部分向未冻结部分迁移，最后冻结的部分导电离子浓度最高，即冰层外面离子含量最多。当离子迁移速度小于水滴冻结速度，迁移结束。由于大量的导电离子获得能量迁移至冰层外表面，仅有部分离子冻结在冰层中，因此冰层内表面离子浓度最低。

从图6可明显看出，电场对晶释效应有影响，绝缘子带电覆冰时的冰层融冰水电导率显然低于不带电覆冰时。电场对离子分布的影响体现在两个方面：①绝缘 子带电覆冰时由于泄漏电流的热效应，过冷却水滴在绝缘子表面的冻结速度减慢、冻结量减少，由晶释效应释出的导电离子沿绝缘子表面流失；②水分子是极性分子，在电场作用下被极化成电偶极子。由于交流电场的时变特性，导电离子和电偶极子在平衡位置做往返移动，迁移至冰层表面的导电离子减少。

由图7可知，绝缘子在带电和不带电覆冰条件下，冰凌融冰水电导率与融冰时间呈非线性，且不带电覆冰时的冰凌融冰水电导率高于带电覆冰时的融冰水电导率。原因为：①绝缘子带电覆冰时，由于泄漏电流、冰凌尖端局部放电的热效应，使得水滴在冰凌表面的冻结速度减慢，容易沿冰凌流失；②冰凌尖端水滴滴落瞬间提高了冰凌尖端与水滴间的电场，容易诱发电晕放电；③绝缘子带电覆冰时，其冰凌内部含有大量气泡。

3.3 污秽对晶释效应的影响

为了模拟不同染污程度，等值附盐密度(Equivalent Salt Deposit Density，ESDD)取值分别为0.08 mg/cm2、0.10 mg/cm2和0.15 mg/cm2，绝缘子表面覆冰厚度d分别取4 mm、6 mm和8 mm，覆冰水电导率为115 μS/cm。冰层及冰凌融冰水电导率的测量结果如图8～图11所示。

图8 不同覆冰厚度下的冰层融冰水电导率变化(ESDD=0.08 mg/cm2)Fig.8 Melting water conductivity of the ice layer under different ice thicknesses (ESDD=0.08 mg/cm2)

图9 不同覆冰厚度下的冰凌融冰水电导率变化(ESDD=0.08 mg/cm2)Fig.9 Melting water conductivity of icicle under different ice thicknesses (ESDD=0.08 mg/cm2)

图10 不同盐密下的冰层融冰水电导率变化(d=8 mm)Fig.10 Melting water conductivity of the ice layer under different ESDDs (d=8 mm)

图11 不同盐密下的冰凌融冰水电导率变化(d=8 mm)Fig.11 Melting water conductivity of icicle under different ESDDs (d=8 mm)

由图8和图9可知：

1)当绝缘子表面染污时，冰层融冰水电导率远大于不染污的情况，其最大值是覆冰水电导率的10.2倍，并且随着覆冰厚度的增加，高数值电导率的数目也增加。电导率的最大值并未出现在冰层的外表面，而是靠近外表面的位置，当温度高于相变温度时，冰层逐渐融化，待融化一段时间之后，水膜中含有大量的导电离子，提高了冰面水膜的电导率，在运行电压下，绝缘子有可能发生冰闪。随着融冰时间的增加，电导率逐渐下降，但在绝缘子与冰层的交界面附近融冰水电导率略有升高，其原因是：绝缘子表面污秽以及冰层中的导电离子在融化时均溶解在融冰水中，提高了融冰水的电导率。

2)当ESDD=0.08 mg/cm2、绝缘子覆冰厚度不同时，其冰凌融冰水电导率随融冰时间的增加呈非线性下降。覆冰厚度越小，融冰电导率越高。当d=4 mm时，融冰水电导率的最大值约为覆冰水电导率的5.7倍。随着融冰时间的增加，电导率逐渐降至很低的水平。分析其原因是：由喷头喷出的过冷却水滴接触绝缘子表面，溶解了部分污秽。在水滴冻结过程中，污秽中的导电离子受晶释效应的影响，迁移至冰层表面。含有大量导电离子的水膜沿着冰凌向下运动的过程中被冻结。冰层厚度越薄，覆冰水中的导电离子越容易迁移到冰层表面。因此，冰凌的融冰水电导率越高。

由图10和图11可知：

1)当d=8 mm，绝缘子表面染污盐密不同时，冰层融冰水电导率随时间的变化趋势与图8一致。融冰水电导率先升高后降低，在冰层与绝缘子交界面处略有升高。并且随着污秽等级的增加，电导率最大值升高，冰层中的离子浓度增大。例如，当ESDD=0.15 mg/cm2时，融冰水电导率的最大值约为覆冰水电导率的12.4倍。

2)在不同染污盐密下，冰凌融冰水电导率随时间增加呈非线性下降。染污盐密越大，融冰水电导率越高。当ESDD分别为0.08 mg/cm2、0.10 mg/cm2和0.15 mg/cm2时，对应的融冰水电导率最大值分别为覆冰水电导率的3.5、4.2和6.0倍，低于冰层融冰水的电导率。其原因为：尽管绝缘子表面覆盖了一层薄污秽，但污秽主要影响冰层内部导电离子的空间分布。与冰层相比，冰凌内的电导率空间分布主要受覆冰水的影响，受绝缘子表面污秽影响较小。

3.4 晶释效应对闪络特性的影响

对于清洁绝缘子，在带电与不带电情况下，采用电导率γ20分别为320 μS/cm、500 μS/cm和800 μS/cm的覆冰水进行覆冰时的闪络电压Uf及闪络过程中的融冰水电导率分别见表2和图12。

表2 带电与不带电情况下，覆冰绝缘子闪络电压Tab.2 Flashover voltage of iced composite insulators under energized and non-energized conditions

图12 覆冰绝缘子闪络过程中的融冰水电导率Fig.12 Melting water conductivity of iced composite insulators during the flashover

由表2可知，在相同的覆冰试验条件下，覆冰水电导率和电场对复合绝缘子的覆冰闪络电压均有影响。无论是否带电，随着γ20的增大，闪络电压逐渐降低。绝缘子带电覆冰时的Uf明显高于不带电时，并且随γ20的增大，差异逐渐增大。这主要是由于带电覆冰条件下，电场不均匀分布使得冰凌不能完全桥接绝缘子伞裙，与不带电时相比，泄漏距离增大，进而闪络电压升高。随着γ20的增大，放电活动剧烈，冰凌与伞裙间的间隙增大，泄漏距离与不带电时的差值更大，同时γ20越大，晶释效应越显著，从而使得两者之间的闪络电压差值越来越大。

由图12可知，带电覆冰绝缘子闪络时的融冰水电导率低于不带电时。随着闪络次数的增加，融冰水电导率先略有上升，然后逐渐下降，这与前述试验结果基本一致。融冰水电导率上升的原因为：在覆冰绝缘子进行闪络试验过程中，绝缘子表面大部分区域出现局部放电或稳定的电弧，由此产生的各种离子及杂质进入融冰水中，提高了融冰水的电导率。

4 结论

1)电场对绝缘子的覆冰形态有显著影响。在带电条件下，冰凌较细，不易桥接相邻伞裙；冰凌尖端水滴及覆冰滴水过程均会诱发电晕放电，抑制冰凌生长。

2)对于清洁绝缘子，冰层及冰凌融冰水电导率随融冰时间的增加均呈非线性下降。由于电晕放电及泄漏电流的热效应，带电覆冰时的融冰水电导率低于不带电时。

3)对于染污绝缘子，污秽程度对晶释效应的影响较为显著，其融冰水电导率最大值可达覆冰水电导率的12.4倍。冰层中导电离子集中分布在冰层外表面，受表面污秽的影响，在绝缘子与冰层交界面处的融冰水电导率略有升高。与冰层相比，冰凌中导电离子的分布主要受覆冰水的影响，污秽对其影响较小。

4)绝缘子带电覆冰时的闪络电压高于不带电时，而闪络时的融冰水电导率低于不带电时。随着闪络次数的增加，融冰水电导率基本呈下降趋势。

[1] 周浩，邱文千，孙可，等.特高压交直流输电技术[M].杭州：浙江大学出版社，2014.

[2] 蒋兴良，舒立春，孙才新.电力系统污秽与覆冰绝缘[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3] 潘力强，张文磊，汤吉鸿，等.2008年湖南电网特大冰灾事故综述[J].电网技术，2008，32(增刊2)：20-25.

Pan Liqiang，Zhang Wenlei，Tang Jihong，et al.Overview of the extraordinarily serious ice calamity to Hunan Power Grid in 2008[J].Power System Technology，2008，32(S2)：20-25.

[4] 袁伟，舒立春，蒋兴良，等.交流电场对220 kV复合绝缘子覆冰及其闪络特性的影响[J].高电压技术，2013，39(6)：1541-1548.

Yuan Wei，Shu Lichun，Jiang Xingliang，et al.Influence of AC electrical field on 220 kV composite insulators icing and flashover characteristics[J].High Voltage Engineering，2013，39(6)：1541-1548.

[5] 赵世华，蒋兴良，张志劲，等.环境参数对110 kV复合绝缘子覆冰增长过程的影响[J].高电压技术，2012，38(10)：2575-2581.

Zhao Shihua，Jiang Xingliang，Zhang Zhijin，et al.Impact of environmental parameters on the icing process of 110 kV composite insulators[J].High Voltage Engineering，2012，38(10)：2575-2581.

[6] Farzaneh M，Zhang J，Volat C.Effect of insulator diameter on AC flashover voltage of an ice-covered insulator string[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2006，13(2)：264-271.

[7] 薛艺为，阳林，郝艳捧，等.输电线路悬式复合绝缘子雨凇与轻雾凇覆冰形态和覆冰过程对比研究[J].电工技术学报，2016，31(8)：212-219.

Xue Yiwei，Yang Lin，Hao Yanpeng，et al.A comparative study on icing morphology and process of glaze and light rime in suspension composite insulators on transmission lines[J].Transactions of China Electrotechnical Society，2016，31(8)：212-219.

[8] 胡琴，袁伟，舒立春，等.电压类型对复合绝缘子覆冰及闪络特性的影响[J].电工技术学报，2015，30(3)：268-276.

Hu Qin，Yuan Wei，Shu Lichun，et al.Influence of voltage types on composite insulator icing and flashover characteristics[J].Transactions of China Electrotechnical Society，2015，30(3)：268-276.

[9] 刘毓，蒋兴良，舒立春，等.复合绝缘子伞裙结构特征参数对其冰闪特性的影响[J].电工技术学报，2014，29(8)：319-326.

Liu Yu，Jiang Xingliang，Shu Lichun，et al.Influence of characterizing shed configuration parameters of composite insulators on icing flashover performance[J].Transactions of China Electrotechnical Society，2014，29(8)：319-326.

[10]张志劲，蒋兴良，胡建林，等.间插布置方式对交流绝缘子串覆冰特性影响[J].电工技术学报，2011，26(1)：170-176.

Zhang Zhijin，Jiang Xingliang，Hu Jianlin，et al.Influence of the type of insulators connected with alternately large and small diameter sheds on AC icing flashover performance[J].Transactions of China Electrotechnical Society，2011，26(1)：170-176.

[11]Farzaneh M，Zhang J，Chen X.Modeling of AC arc discharge on ice surfaces[J].IEEE Transactions on Power Delivery，1997，12(1)：325-338.

[12]Farzaneh M，Zhang J.Modeling of DC arc discharge on ice surfaces[J].IEE Proceedings-Generation Transmissions and Distribution，2000，147(2)：81-86.

[13]Farzaneh M，Chen X，Zhang J.The influence of applied voltage on the surface conductivity of atmospheric ice deposited on insulating surfaces[C]//IEEE International Symposium on Electrical Insulation，Montreal，Montreal,Quebec,Canada,1996：275-278.

[14]邓禹，贾志东，韦晓星，等.冰水相变过程中盐分迁移现象及其对融冰泄漏电流的影响[J].中国电机工程学报，2012，32(28)：184-191.

Deng Yu，Jia Zhidong，Wei Xiaoxing，et al.Salt migration phenomena during phase transition in cooling water and its impact on leakage current[J].Proceedings of the CSEE，2012，32(28)：184-191.

[15]Deng Yu，Jia Zhidong，Wei Xiaoxing，et al.Mechanism of salt migration in icicles during phase transition and its impact on ice flashover[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2012，19(5)：1700-1707.

[16]蒋兴良，赵世华，张志劲，等.覆冰绝缘子串泄露电流与覆冰量及覆冰水电导率的关系[J].电工技术学报，2014，29(10)：296-303.

Jiang Xingliang，Zhao Shihua，Zhang Zhijin，et al.Relationship between leakage current of ice-covered insulators icing weight，and icing water conductivity[J].Transactions of China Electrotechnical Society，2014，29(10)：296-303.

[17]Jiang Xingliang，Chen Ling，Zhang Zhijin，et al.Equivalence of influence of pollution simulating methods on DC flashover stress of ice-covered insulators[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2010，25(4)：2113-2120.

[18]董冰冰，蒋兴良，黎振宇，等.35 kV输电线路绝缘子串交流覆冰闪络特性试验方法的比较[J].高电压技术，2014，40(2)：421-426.

Dong Bingbing，Jiang Xingliang，Li Zhenyu，et al.Comparison of test methods on AC icing flashover performance of insulators installed in 35 kV transmission lines[J].High Voltage Engineering，2014，40(2)：421-426.

(编辑 张洪霞)

Distribution of Conductive Ions in Ice-Covered Composite Insulators

JiangXingliang1HuYuyao1WangQuanlin1FanCaijin1ZhuChengzhi2

(1.State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology Chongqing University Chongqing 400044 China
2.State Grid Zhejiang Electric Power Corporation Hangzhou 310000 China)

To research the influence of the electric filed and pollution method on the distribution of conductive ions in ice-covered composite insulators，a series of energized and non-energized tests were conducted on 35 kV composite insulators with glaze icing using two different types of pollution methods in artificial climate chamber.Combined with COMSOL simulation，the influence of water droplet on the icicle tip and droplet ejection during icing on insulators icing was analyzed.And the influence rule of the electric field，pollution method and pollution severity on ions distribution was revealed.Test results show that the appearance of ice-covered insulator，ions distribution in the ice layer and icicle and the flashover voltage are significantly impacted by the electric field；melting water conductivity under energized condition is lower than that under non-energized condition using icing water conductivity method；melting water conductivity is much higher than freezing water conductivity using the sold layer method under non-energized condition；the flashover voltage of ice-covered insulator under energized condition is higher than that under non-energized condition，however，melting water conductivity during the flashover is opposite.Therefore，the crystallization effect should be taken into account when analyzing the flashover performance of ice-covered insulators.

Ice-covered insulator，conductive ion，conductivity，electric field，crystallization effect

国家电网公司科技项目资助(GY71-14-033)。

2016-05-03 改稿日期2016-06-13

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.160593

TM85

蒋兴良 男，1961年生，教授，博士生导师，研究方向为高电压绝缘技术、气体放电和输电线路覆冰及防护。

E-mail：xljiang@cqu.edu.cn

胡玉耀 男，1989年生，博士研究生，研究方向为复杂大气环境下输电线路外绝缘及防护。

E-mail：hyuyaocqu@163.com(通信作者)