高海拔地区±800kV复合支柱绝缘子直流污闪特性

马龙刚 张海钊

青海送变电工程有限公司，青海西宁 810000

随着我国电力工程的发展，三峡变电工程、西电东送工程、西藏联网工程等一系列民生电力工程的发展不断深入进行。我国由于污闪绝缘问题及超、特高压输电的发展，复合支柱绝缘子的应用更加普及与广泛。从地理条件上看，我国总体地势为东低西高，海拔高度超过1000m的地域面积占我国国土面积的一半以上，而我国能源分布以西部为主，而负荷中心则是集中于东部地区，因而，在电力输送过程中采用超、特高压输电都是必行之策。自然，如西电东送等工程都不可避免地需要进入高海拔地区。众所周知，随着海拔的升高，气温、气压、湿度等环境因素都会产生不同程度的改变，而这些因素均会对放电电压产生影响。根据目前我国运行的经验表明，在高海拔地区换流站直流污闪问题较为严重，而高海拔地区大尺寸复合支柱绝缘子直流污闪特性的研究与理论仍较少。基于这些情况，同时国内外就高海拔地区大尺寸复合支柱绝缘子直流污闪特性的研究需要相应的突破，为给超、特高压滞留变电外绝缘设计提供试验依据，则进行以下试验。

1 国内外高海拔地区大尺寸复合支柱绝缘子直流污闪特性研究现状

（1）国外就支柱绝缘子污闪特性的研究还存在欠缺，而大尺寸的支柱绝缘子的相应研究则更少。此外，在西方发达国家中，由于其地势大多处于平原地带，其相应对于高海拔地区输电设备外绝缘的问题并不突出，其研究也并不深入。西方发达国家及前苏联等国家对高海拔输变电设备支柱绝缘子直流污闪特性的研究虽有所涉足，但研究深度不够，所做工作不多，加之当时设备条件、地理条件等因素的限制，因而所成的实验数据较少。

（2）就国内研究来看，由于我国输变电的实际需要，中国电力科学研究院针对大尺寸支柱绝缘子污闪特性进行了一些研究，一些大学也模拟气候进行过相应的研究。但关于复合支柱绝缘子的研究仍存在较大的欠缺。

2 高海拔地区±800kV复合支柱绝缘子直流污闪特性研究

2.1 选用复合支柱绝缘子的原因

复合绝缘子在工程实践中已有30余年的经验，在世界范围内被广泛采用，因其在质量、零值、污闪电压等方面有着较为突出的优越性而受到行业的广泛青睐。换流站支柱绝缘子所需承受的除了外绝缘压力，还有较大的机械弯矩或扭矩。结合国内外换流站运行经验及相关数据来看，在±800kV的直流工程中，若选择瓷质外绝缘，由于其支柱绝缘子过高，在实际运行中难以实行，此时复合支柱绝缘子则是较好的选择。

2.2 试验设计

本试验是在高海拔的条件下进行，实际海拔高度1970m，对不同条件下的复合支柱绝缘子进行直流恒压升降法污闪试验，在试验中记录高海拔环境下盐密、灰密对复合绝缘子直流污闪特性的影响，并设置瓷质支柱绝缘子作为对照，分析对比试验结果。

3 试验条件及试验方法

3.1 试品

高海拔地区±800kV复合支柱绝缘子直流污闪特性试验中共设置6组试验，其中4组是在4种不同的伞裙结构的复合支柱绝缘子直流污闪特性试验，另2组则是以瓷质支柱绝缘子的直流污闪特性，与前4组试验形成对照。复合绝缘子的伞裙结构较为简单，伞的下表面无棱、光滑，通常可分为登径伞和大小伞两类，二者均在实际输电线路中得到了广泛应用。在复合绝缘子生产过程中，复合绝缘子的伞裙直径、形状及伞间距均可以根据实际需要加以设计和制造，因此，伞裙结构的差异将在不同程度上影响输电性能。

3.2 试验装置与方法

（1）本试验电源采用±250kV直流污闪电源，并且在正式试验前已测试该电源，满足相关规定中试验电源的标准，试验方法采用人工污秽试验的固体污层法。具体试验中，模拟导电物与模拟惰性物质分别采用氯化钠与高岭土完成，二者采用定量涂刷法，以一定比例将二者与去离子水混合形成污液后均匀涂刷与绝缘子表面，后待绝缘子表层污液阴干后方可进入雾室进行试验，等待过程实践约15～18h。进入雾室实验中，以蒸气雾方式进行，雾室尺寸为编程10m正方体空间。

（2）通过对试验过程的观察可发现，在高海拔地区环境下，低气压的气候条件与直流电弧将更易导致伞裙间的桥接，这一现象也反映出高海拔地区符合支柱绝缘子直流污闪特性与平原地区的差异较大，因而平原地区用以修正的方法也难以契合高海拔地区的实际要求。在平原地区的修正方法多是利用人工气候实验室的数据设计而成，但人工气候室存在一定的局限性，在低气压条件下较难稳定湿度并维持，因而恒压升降法的采用存在技术上的难题，因而在大多情况下采用升压法进行试验，但在实际运行中，升压法并不被运用。

（3）本试验中采用的恒压升降法也是出于对高海拔地区气候的模拟及相应技术的实行难度考虑最终决定。具体来说，恒压升降法首先需对试品加以恒定电压，与此同时保证试品受潮，这一环节是对试品进行耐受试验。通过对试品测漏电流值的测量，判断其受潮状态，在确认试品完全受潮后，观察试品是否出现闪络，若始终没有出现，则表明试品耐受通过，因而可进行下一组提高-5%电压差ΔU；若试品出现闪络，则判定耐受不通过，下一组降低-5%电压差ΔU。耐受试验过程中，为保证试品的受潮程度彻底，因而试验时间不低于60min/组。恒压升降法试验过程中，每次试验均保证不低于10个点，同时每个点的试品均为重新涂污后进行的试验。每一串试品在进行耐受试验中，无论其耐受是否通过，试品均只经受一次试验。

4 试验结果及分析

4.1 盐密对直流污闪电压的影响

（1）以第1组试品为研究对象，进行盐密对复合支柱绝缘子直流污闪电压影响试验，在试验中通过变化盐密，观察直流污闪电压的变化情况。试验中在两种不同的灰密条件下，保持50%直流污闪电压，改变盐密大小测得试验数据。

（2）由试验数据分析得出，盐密对复合支柱绝缘子的直流污闪电压影响较为显著。当灰密固定时，随着盐密增大，符合支柱绝缘子的直流污闪电压不断下降，近似幂函数关系，与交流条件下相似。从图中可看出，随着盐密数值的不断增大，复合支柱绝缘子的直流污闪电压变化曲线各点斜率不断减小，表明其变化幅度不断降低，即随着盐密增大，绝缘子表面导电率增加缓慢，进而导致直流污闪电压下降放缓。此外，在不同灰密条件下，两条曲线的特征指数基本一致，因此可以得出：盐密与灰密对复合支柱绝缘子的直流污闪电压的影响是相互独立的。

4.2 灰密对污闪电压的影响

（1）研究灰密变化对符合支柱绝缘子的直流污闪电压的影响仍选取第1组为研究对象，试验中，保持一定的盐密水平，变化灰密大小，观察灰密变化下复合支柱绝缘子的直流污闪电压的变化情况。

（2）根据测定数据及相应分析可以看出，当盐密恒定而灰密不断增大时，复合支柱绝缘子的污闪电压不断降低，其图像呈近似幂函数关系图像。灰密增大会造成短时间内（通常是20h内）复合支柱绝缘子的憎水性迁移速度放缓，导致相应直流污闪电压下降。同时，根据浸润理论，当绝缘子表面不溶物质的增多，在绝缘子表面所能吸收的水分会随之增加，进而导致绝缘子表面的水膜增厚，泄漏电流增大。此外，与盐密对复合支柱绝缘子直流污闪电压的影响相同，灰密对其污闪电压的影响变化规律与盐密相独立。

5 结语

综上所述，随着我国电力发展向西部地区的不断推进，对高海拔地区大尺寸复合支柱绝缘子直流污闪特性研究需求愈发迫切。文章围绕高海拔地区复合支柱绝缘子直流污闪特性展开探讨，对复合支柱绝缘子进行简要介绍，并分析我国目前高海拔地区复合支柱绝缘子的应用及存在的问题，最终以试验的形式探究高海拔地区复合支柱绝缘子的污闪特性，分别进行了复合支柱绝缘子的耐受试验、盐密与灰密对复合支柱绝缘子的直流污闪电压的影响试验。基于此，旨在为我国未来高海拔地区复合支柱绝缘子的直流污闪研究与应用提供参考。

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