覆冰在绝缘子上的形成机理及其防范措施

论文摘要

近年来,全世界各地的输电线路均遭受了覆冰带来的危害。相对电力系统遭遇的其他自然灾害,持续的覆冰气候常带来更严重的后果,轻则发生冰闪,重则导致杆塔倒塌,线路断线,甚至电网瘫痪。如何有效地减少绝缘子上冰闪的发生,阻止绝缘子上冰柱的桥接,提高绝缘子覆冰闪络电压,这些已经成为了亟需解决的难题。本论文从绝缘子覆冰的形成过程及主要影响因素的分析出发,回顾了国内外对于绝缘子防覆冰措施的研究成果,总结了目前绝缘子防覆冰的措施。为了研究绝缘子的覆冰问题,文中介绍了人工覆冰气候室的平台搭建,具有良好的可控、可调及实时监测功能。绝缘子的覆冰是一个非常复杂的过程,本文从热平衡的角度出发建立了覆冰的热平衡方程出发,研究了绝缘子覆冰的热力学过程,分析了空气中的液水含量以及风速等因素对于覆冰形成过程的影响。同时提出了应用组合RTV涂层的方式来防止绝缘子覆冰的新方法,既能在平时的运行中降低泄漏电流,又能够在覆冰期达到较大的泄漏电流,从而弥补了目前单一应用半导体硅橡胶在绝缘子表面会长期产生较大泄漏电流而引发大量电能损耗及硅橡胶易热老化的主要缺点。并且在RTV基础上研制出半导体RTV,与RTV共同应用在绝缘子上形成组合RTV,并测试了涂料的憎水性能、半导电性能,并且在大型的覆冰气候试验箱中进行了大量的覆冰模拟试验,测试涂料的实际防冰性能。本论文建立了基于有限元法的长串悬式瓷绝缘子模型,通过对绝缘子表面分别涂覆不同厚度的半导体硅橡胶、普通RTV、组合式硅橡胶后的电场分析,在理论上分析了涂覆不同种类涂料后的防覆冰效果,分析了各种涂料对于绝缘子的电场的均匀化效果,并优化计算得出了各种类涂层的最佳厚度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题意义
• 1.3 国内外研究动态
• 1.3.1 覆冰问题的研究
• 1.3.2 污闪方面的研究
• 1.3.3 覆冰对电气设备的影响及采取措施
• 1.4 课题研究内容和目标
• 1.4.1 课题内容
• 1.4.2 研究方向
• 1.5 研究方法
• 第二章 覆冰形成过程及机理研究
• 2.1 人工气候室平台搭建
• 2.1.1 人工覆冰气候室总体设计方案
• 2.1.2 人工覆冰气候室具体设计
• 2.2 覆冰试验模拟
• 2.3 覆冰形成机理研究
• 2.3.1 覆冰的热学模型
• 2.3.2 热力学流体计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 绝缘子防覆冰涂料的开发设计
• 3.1 涂料的防冰机理
• 3.2 涂覆半导体RTV绝缘子的发热机理
• 3.3 半导体RTV的制备
• 3.3.1 试验设备以及制备流程
• 3.4 半导体硅橡胶的防覆冰性能
• 3.4.1 半导体RTV憎水性及憎水迁移性
• 3.4.2 半导体RTV电热特性
• 3.5 本章小结
• 第四章 组合RTV涂层在绝缘子上的应用
• 4.1 组合RTV在绝缘子上的应用
• 4.1.1 组合RTV防冰机理
• 4.1.2 组合式RTV绝缘子串防覆冰试验
• 4.1.3 组合式RTV绝缘子串淋雨试验
• 4.2 组合RTV应用于110KV长串电气性能测试
• 4.2.1 试验地点与条件
• 4.2.2 试验对象
• 4.2.3 雨闪性能
• 4.2.4 污闪性能
• 4.3 组合RTV对绝缘子电场分布的影响
• 4.3.1 有限元模型
• 4.3.2 电场分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢
• 附录A 半导体RTV涂料配方
• 附录B 半导体RTV涂料性能测试列表