高海拔绝缘子陡波耐受特性试验研究

1、高海拔绝缘子陡波耐受特性试验研究众所周知，输电线路绝缘子在运行中将有可能承受极陡高幅值的雷电过电压，其幅值可能达到其标准雷电冲击放电电压的 35倍。如果绝缘子耐受陡波的性能较差，运行时的损 坏率就会较大。绝缘子的陡波耐受试验实质上是对绝缘子内绝缘质量的考验。本文就高海拔地区陡波耐受试验能否检出内部有缺陷的绝缘子，是否进行陡波耐受试验及使用何种判据法进行了论述及试验研究。1 试验方法及设备1.1 试品布置将悬式瓷绝缘子倒放在一块1 m2大的铁板上，铁脚向上，铁板接地。冲击发生器的引线从竖直方向接入，接分压器的引线呈45°角。合成绝缘子采用分段加压法。共做35、 110和 220 kV

2、电压等级的合成绝缘子的陡波耐受试验。1.2 试验设备及参数试验系统由800 kV 冲击电压发生器及带陡化间隙的陡波测量系统组成。陡波分压器额定电压400 kV,波形0.2/10 s,方波响应参数为：部分响应时间 3.35 ns ,过冲19.3%, 稳定时间49 ns。用参数和电压法反复测量得到分压比为 131000波形测量用TDS52激字示 波器。整个测量系统经校验，其幅值测量误差 3%试验接线见图1。图中，C为陡化电容；S为陡化间隙；R为阻尼电阻；L为绝缘子；M为示波器；R为分 压器一次电阻；R为分压器二次电阻。图 1 悬式瓷绝缘子陡波耐受试验结线图2 研究内容及结果2.1 试验研究依据瓷绝

3、缘子陡波冲击耐受试验有陡度和幅值判据法。陡度判据法是瓷绝缘子内绝缘应能耐受陡度为25 kV/ns 陡波冲击作用。幅值判据法是瓷绝缘子应能耐受波前在100200 ns之间，幅值为22.2倍该绝缘子在标准大气条件下的-50 %放电电压值的陡波冲击的作用 1 。幅值判据法比陡度判据法有更多的优点，如测量容易、准确；绝缘子在空气中的冲击击穿试验重复性好；不受试验回路和其它试验条件（ 如温度、湿度等）的影响。因此，IEC和我国标准均推荐采用幅值判据法。合成绝缘子的陡波冲击试验仅要求试验电压陡度1 000 kV/ s,对试验电压幅值没有要求 2 。2.2 悬式瓷绝缘子的-U50悬式瓷绝缘子的-U50 试验

4、在云南电力试验研究所高压大厅内进行，大厅海拔高度1 890 m。试品布置按 GB775.2-87标准的3.1.2.1.a） 款 进行。试品是ME21CkN等4种悬式绝缘子。试验电压为标准负极性雷电 波，波形为1.14/52 s。采用升降法来求取各型绝缘子的-U5。每个试验点的加压次数为30 次。用加权平均法处理试验数据。按GB31什83和IEC的G参数法把试验电压校正到标准大气压状态。表 1 为试验和校正结果。G参数校正法中的放电距离取绝缘子的盘径。实际上由于绝缘子的碗头较大，放电距离略大于此值。对电压的校正，按 DL/T557-94 标准规定只校正相对空气密度，不校正空气绝对湿度。因为湿度对

5、沿绝缘子表面放电的影响与对空气间隙放电电压的影响不一样。当空气相对湿度超过85%寸，水气开始在绝缘子表面凝聚，湿度的增加将导致表面闪络电 压的下降。经过相对空气密度校正后的-U 5。%随湿度的增大而下降。表1各悬式瓷绝缘子的-U50%和校正后的-U50%绝缘子型号盘径/mm绝对湿度/(gm3)相对空 气密度-U 50%/kVn /%校正后-U50%/kVM-E210 kN28610.450.7981362.317010.850.7901341.716912.060.8001314.516313.070.7921302.116413.530.8001213.915113.740.8011284.

6、115914.040.7951254.115715.010.8001212.4151M-E160 kN26311.000.8031213.415012.480.8011123.0139XP 7026010.890.8161153.914012.720.8011161.2144XP 4.52559.080.8171203.214610.230.8201181.214311.000.8171171.5143取试验中绝对湿度接近 11 g/m3的数据，平均后列入表 2中。需要说明的是，昆明属高海拔地区，相对空气密度仅0.8左右。按比湿(H/ 8)一一.- 4 一 一 4.的概念，在高海拔地区的空气绝

7、对湿度11 g/m ,相当于平原地区的13.8 g/m 。关于湿度的影响本文不讨论。从表2可见，试验数据经相对空气密度校正后，与平原地区的数据接近。表2经相对空气密度校正后的悬式瓷绝缘子的U 50%绝缘子型号盘径/mm绝对湿度/(g m 3)-U 50%/kV平原地区的-U 50%/kVM-E210 kN28610.85169一M-E160 kN26311.00150一XP 7026010.89140144XP 4.525511.00143130140表2结果显示，经空气密度校正后，XP4.5悬式绝缘子的-U50%为143 kV,以2.0倍计，陡波耐受电压为286 kV ,是同等情况下未经空气

8、密度校正的此种绝缘 子-U50%(117 kV)的2.5倍。在这种情况下，完全可能出现绝缘子外绝缘闪络电压低于内绝缘耐受电压的现象。2.3 陡波冲击下悬式瓷绝缘子的耐受特性悬式瓷绝缘子的陡波试验采用幅值法，先施加正极性陡波冲击10次，后加负极性陡波冲击10次。相邻两次冲击的间隔时间为12 min。 由于陡波分压器标称电压只有 400 kV,而M-E210 kN和M-E160 kN绝缘 子的放电电压较高，分压器无法测量，因此只进行了X>70和X>4.5绝缘子的试验，其结果见表3。从表3实际试验数据来看，在高海拔条件下的陡波试验电压倍数为 2.02.4,仍能达到或接近规程要求2.02.

9、2的比值。但若以高海拔条 件下得到的负极性标准雷电冲击放电电压来比较，陡波试验电压倍数可 达2.42.9，比规定的比值高得多。表3 XP- 70和XP-4.5悬式瓷绝缘子的陡波试验结果负极性冲击放电电压/kVt1/ns陡度/(kV ns 1)陡波试验电压/kV陡波电压倍数型号昆明-U50%平原，'-U 50%-U 50%-U50%XP 70115140644.7+3022.152.63893.4+3072.192.671142.9+3172.262.761382.3-3212.292.791462.3-3332.382.90XP 4.5117143863.2+2821.972.4112

10、12.4+2922.042.501322.3+3022.112.581142.7-3022.112.581571.9-3022.112.58在上述试马中一只XP3-70绝缘子损坏，说明在高海拔条件下仍能检 出内绝缘有缺陷的绝缘子，必须开展陡波耐受试验。试验结果还表明，在2 000 m海拔条件下可以用幅值判据法对悬式 瓷绝缘子进行陡波冲击试验。悬式瓷绝缘子陡波试验波形如图 2、3所示2 悬式瓷绝缘子陡波冲击耐受波形图图 3 悬式瓷绝缘子陡波冲击击穿波形图空气密度下降对雷电冲击有明显影响，而对陡波冲击的影响却不显著，这与空气间隙放电的伏秒特性有关。在同一放电时延内，电压波的陡度越大，电压的上升值也

11、越大 3 。 这可能就是空气密度下降对绝缘子陡波冲击影响不显著的原因。事实上空气密度的降低对陡波冲击有影响，这在更高的海拔高度可能会较明显表现出来。因此不同空气密度对不同陡度波形的影响问题，应深入研究。2.4 有机硅合成绝缘子的陡波试验被试的有机硅合成绝缘子为220、110和35 kV各3只，它们在线路 上都已运行1 a,表面已有不同程度的脏污痕迹。试验按 JB5892-91标 准的5.1.7条的要求分段进行，每段长度为 200 mm试验采用陡度法， 正负极性各进行5 次。试验电压的陡度为1 120 1 200 kV/ g试验结果为：110和35 kV各3只合成绝缘子通过陡波试验；220 kV两只绝缘子通过， 另一只未通过。 这只绝缘子中段的4个伞裙在负 极性陡波冲击电压下击穿。图 4、 5 为合成绝缘子陡波试验波形图。4 合成绝缘子陡波冲击耐受波形图5 合成绝缘子陡波冲击击穿波形图3 结论与讨论a. 在一定海拔高度下的陡波耐受试验仍能检测出内绝缘有缺陷的绝缘子，因此在高海拔下仍有必要开展陡波耐受试验。不应该认为在高海拔条件下由于外绝缘放电电压的下降，陡波冲击试验对绝缘子内绝缘就无法考验了。b. 高海拔条件对绝缘子的标准雷电冲击放电电压的影响显著，须进行相对空气密