染污絕緣表面受潮機理及其相角差檢測原理研究

《染污絕緣表面受潮機理及其相角差檢測原理研究》是依託華南理工大學，由陽林擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：染污絕緣表面受潮機理及其相角差檢測原理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陽林
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

自然環境下絕緣表面污穢檢測對輸變電設備外絕緣防污有重要的意義。污穢受潮機理及檢測方法相關研究較少。本項目基於局部表面電導率法思想，研究污穢受潮的過程及其機理，採用相角差表征絕緣表面污層的受潮程度，並基於受潮程度測量研究局部表面電導率與污穢關係特性。首先，研究污穢受潮中冷凝、水滴碰撞、污穢吸濕能力和分子擴散的影響，建立相應物理模型；然後，設計並試製絕緣表面電導率等弱電參量測量系統，用電源弱電壓和採樣電阻電壓的相角差檢測污層受潮程度，避免局部放電發生；其次，模擬絕緣表面污穢自然受潮過程，實驗研究相角差與受潮的定量關係；接著，實驗研究染污絕緣表面電導率與污穢、受潮關係特性；最後，進一步研究污穢與電參量及相角差在數值和時間序列上的關係。本項目有助於理解絕緣表面受潮機理，獲取電參量與污穢及其受潮程度三者關係。

結題摘要

污穢絕緣子的受潮狀態對輸電線路的外絕緣安全具有重要意義，本項目圍繞染污絕緣表面受潮機理及其相角差檢測原理開展研究。綜合理論分析、電路仿真、數值模擬、試驗研究和數據分析等，重點研究了絕緣子表面受潮程度檢測方法與檢測裝置，相角差與受潮程度及閃絡電壓相關性，受潮影響因素及影響規律，受潮過程建模等。研究結果如下： (1) 提出利用表面污穢兩端電壓與電流的相角差來表征污穢受潮程度的檢測方法，該方法的理論測量誤差低於0.1%，實測誤差低於7%，並開發檢測裝置。對比研究了傳統的電導率法檢測受潮程度和相角差法，結果表明相角差法精度更高； (2) 在蒸汽霧條件下，相角差值呈現先減小後增大的變化規律，受潮可分為（1）起始受潮；（2）快速受潮；（3）飽和受潮；（4）污穢流失四個階段。相角差值與閃絡電壓值的相關係數接近於1； (3) 研究蒸汽霧流量、污穢成分、污穢度及絕緣子材質、結構與型式對污穢絕緣子受潮特性的影響，建立了絕緣子表面污層電導率與環境溫度、相對濕度、空氣自由流速度、污穢度以及受潮時間之間的非線性函式模型。根據各因素的影響規律，提出了在不同環境條件下的絕緣子選型及其結構設計選擇，為預防污閃提供參考。研究憎水性對受潮的影響，提出圖像法識別憎水性，首次提出特徵量的評價指標，分析了七種特徵量對識別結果的影響，推薦其中五種組合為聯合判據； (4) 研究冷凝、水滴碰撞、污穢吸濕和分子擴散四種方式對受潮的影響，從熱力學角度揭示了冷凝過程，研究了溫度、溫差和空氣中水含量等對冷凝的影響；從流體力學角度模擬了水滴碰撞過程，發現了水滴直徑和流速等對水滴碰撞的影響規律。建立了相應物理模型及經驗公式模型，並以自制的相角差檢測裝置、水滴碰撞試驗系統和受潮檢測系統檢驗了理論模型，結果表明絕緣子積水率實測值與理論誤差在10%以內。