弱憎水性复合绝缘子状态描述及受潮过程研究

Composite insulators are widely used in the power system for their excellent ability of antifouling. However, compared to the ceramic and glass insulators, aging of composite insulators is more obvious. Good hydrophobicity and hydrophobicity migration are two key issues for anti-pollution flashover. For the aging of organic materials, hydrophobicity of composite insulators is deteriorating with the increasing of service years. Flashover voltage of composite insulators decreases with the declining of hydrophobicity, it brings worries to operation units. So far, characteristics of composite insulators with unobvious hydrophobicity have not been studied systemically at domestic and abroad. No matter for the engineering applications or theory reinforcement, it makes sense well to research about the characteristics of composite insulators with unobvious hydrophobicity. Regarding to the engineering applications, in the course of understanding the real insulation margin of insulators which are presently used in different voltage levels, this research can be used to optimize the structural height of insulators, minimize the transmission tower size and reduce projects cost of building ultra high voltage transmission lines. In addition, research results are useful for replacing the aging insulators. At the aspect of reinforce theory about pollution flashover, wetting process of insulators is an essential course of flashover. Analyzing about the wetting process of composite insulators and improving certain theory about wetting of hydrophobic materials, it is necessary for building well based theory on preventing pollution flashover accidents.

复合材料表面良好的憎水性以及憎水迁移性是保证绝缘子具有优秀防污闪能力的决定因素，但是伴随着复合绝缘子运行年限的增长，老化现象日益显著，绝缘子表面的憎水等级逐渐恶化，污闪电压并因此降低，这一现象势必会引起电力运行部门的担忧。截至目前为止，关于复合绝缘子在不同程度憎水性条件下的相关特性，国内外尚无系统的研究。研究弱憎水性条件下复合绝缘子的相关特性，在工程和理论方面都有显著的意义：在工程实用方面，有利于把握目前不同电压等级输电线路中复合绝缘子真实的绝缘裕度，对于优化现有复合绝缘子的结构高度，缩小杆塔尺寸，降低特高压输电线路工程造价方面有着显著的经济意义。对于已经出现老化的复合绝缘子更换问题，也能提供有价值的参考建议；从理论建设方面，受潮过程是绝缘子发生污闪前的必经环节，分析复合材料的受潮过程，完善憎水性材料的受潮机理，有利于在防治污事故方面提供有力的理论支持。

优化复合绝缘子的结构高度，对于特高压输电线路而言，能节省大量的建设成本。研究复合绝缘子在不同憎水性条件下的受潮过程及污闪特性，有利于完善复合绝缘子的人工污秽试验方法，有利于优化复合绝缘子选型设计方法，同时有利于健全污闪理论。.本项目以染污硅橡胶试品为研究对象，分别针对简单模型和真型绝缘子开展了人工污秽试验研究。研究内容主要分两个部分：首先是寻找合适的憎水性能描述方法，对当前已有的憎水性等级加以细化；在此基础上，研究不同憎水性能试品的受潮过程，挖掘能够反映污层受潮状态的合适参量，结合污层的受潮状态讨论试品的污闪特性。.项目首先研究了染污硅橡胶试品的憎水性能迁移过程，在传统的亲水性状态和憎水性状态中引入了一个过渡过程，提出了弱憎水性状态的概念。结合液滴在污层表面的形态和试品污闪试验结果，把当前已有的憎水性等级HC7细分为4个阶段，其中，HC7B被定义为弱憎水性状态。项目提出的液滴面积法，适用于描述HC7B阶段的憎水性能。.项目随后开展了染污硅橡胶试品的受潮过程研究，对比了污层处于不同憎水性能时的受潮过程差异，发现基于泄漏电流基波和全波比值的特征参量Kh10能够反映污层受潮状态，而且污层最终受潮状态下的Kh10值与试品的闪络电压有良好关联。结合试品受潮期间的Kh10变化过程，分析了污层憎水性能与最终受潮状态的对应关系，讨论了染污硅橡胶试品的受潮试验方法。.在模型研究的基础上，项目针对110 kV真型复合绝缘子开展了人工污秽试验研究。通过改进复合绝缘子的人工污秽试验方法，利用个别伞裙的受潮状态代表整支试品的受潮状态，发现试品最终受潮状态下的Kh10值与闪络电压的关联依旧良好。研究认为特征参量Kh10可用于完善复合绝缘子人工污秽试验方法，同时可用于复合绝缘子的选型设计和污层状态在线监测。