不同介质表面覆冰形成及放电机理研究

近年来发生的重大覆冰灾害事故表明目前所用的外绝缘介质不仅不能减少和消除其表面在低温环境下的覆冰，在覆冰严重时还会发生覆冰闪络，严重影响了电力系统的安全运行。国内外沿面覆冰放电问题的研究多集中于环境因素对覆冰沿面放电的影响,往往忽略了介质材料特性的因素。本课题着眼于不同介质表面覆冰放电机理的研究，其中介质不仅包括瓷、玻璃和硅橡胶传统绝缘介质，还包括半导体的无机和有机介质，通过研究不同材料特性表面在电场下的覆冰微观形成过程，进一步完善介质表面覆冰的形成机理；还将对半导体发热介质在不同覆冰阶段的放电机理进行深入研究。本课题的研究不仅可填补国内外覆冰问题研究的空白，完善覆冰理论，还可为我国输电线路的防冰设计提供重要的理论依据和技术指导。

近年来发生的重大覆冰灾害事故表明典型绝缘介质在遭受低温覆冰问题时，其覆冰绝缘性能依然很难减少灾害的发生，严重影响了电力系统的安全运行。国内外沿面覆冰放电问题的研究多集中在典型介质上环境因素对覆冰沿面放电的影响,而往往忽略了覆冰介质材料因素的作用。本课题着眼于介质表面覆冰放电机理的研究，通过研究材料特性和电场特性对于覆冰微观形成的影响，进一步完善介质表面覆冰的形成理论，同时对以往研究较少的低温覆冰条件下的典型绝缘介质不均匀憎水性、发热性、不均匀介质在不同覆冰阶段的放电机理进行了深入的研究。研究结果表明，过冷却水中的盐分在相变过程中会发生迁移，迁移方向与冻结方向一致；半导体介质具有良好的憎水性和憎水迁移性，在电压作用下，其满足欧姆特性；半导体介质涂层能够产生稳定防冰效果的条件是表面发热功率不小于散热功率，为达到该条件并避免绝缘子表面过度发热，一方面应选择介质涂层的电阻率在5×10^3 Ω∙m以下，并通过增加局部涂层厚度以降低该区域的发热功率密度，另一方面建议在绝缘子串高压端插入全部涂覆半导体介质的绝缘子，以改善全串的导通特性，提高防冰效果。本项目的研究成果，填补了国内外覆冰问题研究的薄弱空白环节，完善了覆冰理论，可为我国输电线路的防冰设计提供重要的理论依据和实践指导。