[发明专利]一种提高绝缘子污闪电压的金具设计方法及金具

说明书

技术领域

本发明涉及输变线路绝缘子，尤其是涉及一种提高绝缘子污闪电压的金具设计方法及新型金具。

背景技术

在雾、露、细雨等不利气象条件下，污秽绝缘子在较低的电压下就会发生闪络。一旦一处绝缘子污闪跳闸，则表明同一片污秽区大量绝缘子个体均处于临界污闪跳闸的风险中。污闪事故产生的原因不仅与污秽的种类、污染的程度及大气条件等因素有关外，还与绝缘子串上的电位分布和绝缘子串局部放电有关。传统的解决办法有增串即增加爬距、定期清扫以及RTV喷涂等方式。

但是，这些方式存在各种各样的问题。绝缘闪络一般由局部开始逐步发展并最终形成放电，对于增加绝缘子串的长度等增加爬距的方式，一方面受到到输电走廓宽度、杆塔载荷、风力等因素的制约，更重要的是绝缘闪络电压并不与距离成正比，增加爬距效果有限，工程改造成本较高；对于定期清扫的方式，污区内绝缘子的清扫周期一般为1年，不仅大大增加了运行成本，且难以从根本上解决问题；对于RTV喷涂模式，其主要效果是提升了绝缘子表面的憎水性，而不能解决绝缘子金具与绝缘子之间的局部放电，RTV在其寿命时间内有效果，但其寿命时间与绝缘子相比较短(一般有效期为5年，部分新型PRTV使用寿命可达到10年)，且其寿命完结后，后续处理非常麻烦，可能对绝缘子表面有损伤，影响绝缘子的本来性能。现今合成绝缘子已经得到广泛应用，但是合成绝缘材料也存在易于受到电晕，电弧和紫外线等的侵蚀，寿命一般10年左右的特点，使用仍然存在局限性。

基于以上背景，瓷质材料在输电系统中仍然应用广泛，有必要在现有绝缘子基础上以低成本、长寿命方法进行改造，提升绝缘子的耐污闪性能。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种提高绝缘子污闪电压的金具设计方法，它针对绝缘子参数进行合理、精准的金具结构件的设计，并结合现场实际情况设计金具结构件的安装位置，实现对绝缘子表面电场结构的优化，来达到提高污闪电压的效果，大幅降低污闪概率。

本发明的第二个目的在于提供一种能提绝缘子污闪电压的新型金具。通过在绝缘子上安装金具结构件，有效提升绝缘子污闪电压。较好解决污秽地区绝缘子污闪问题，同时不对成本造成大幅增加。

本发明的第一个目的是这样实现的：

导致高压绝缘子最终闪络的放电过程最先也是始于电晕。而对于处于一定介质中的绝缘表面电晕发生的决定性因素是电场分布，即电场强度的大小和方向。由于方向与表面平行的电场使导电粒子易于沿面发展，最终导致闪络击穿；而与表面垂直的电场则相反，不易激励导电粒子沿面发展，因此切向场强越小，击穿电压就越高。

一种提高绝缘子污闪电压的金具设计方法，其特征是：

1.对已知型号参数的绝缘子建立电场仿真模型。

2.在已经建立的绝缘子电场仿真模型的基础上，建立增加金具后的绝缘子电场仿真模型。

3.分别求得增加金具前后的绝缘子表面电场，确定可提高绝缘子污闪电压的金具的形状、安装位置等参数的范围。

4.在金具的形状、安装位置等参数的范围内，求得沿绝缘子表面电场强度与金具形状参数、安装位置等参数的函数关系。

5.分别在金具形状、安装位置的两个参数固定一个时，求得绝缘子沿面切向平均电场强度与另一个参数的关系曲线簇；同时分别在金具形状、安装位置的两个参数固定一个时，求得沿面切向电场不均匀系数与另一个参数的关系曲线簇。

6.根据金具设计判据求得最优的金具形状参数与金具安装位置。根据已求得的参数设计加工金具，用于提升绝缘子耐污闪水平。

本发明的第二个目的是这样实现的：

本发明提供一种可提高绝缘子污闪电压的金具，由一个金属环片通过粘结剂粘连在铁帽上组成，铁帽安装于绝缘子顶端。金属环片安装在铁帽上，其安装位置、结构参数由设计参数确定。金属环片按照设计参数加工而成，其材料为防锈蚀能力较好的金属材料或采用防锈蚀技术处理的金属。金属环片与绝缘子铁帽之间通过粘结剂粘结。金具可有效降低绝缘子伞裙上表面的切向电场，提升绝缘子污闪电压。金属环片为防锈蚀能力较好的金属材料或采用防锈蚀技术处理的金属。

本发明的优点是：

1.对绝缘子表面电场强度计算是基于电场仿真软件来进行的，场强数值计算精度高。

2.对于有效提高绝缘子污闪电压水平，是通过计算沿绝缘子表面切向电场强度来反映的，表面切向电场强度的大小是判别绝缘子污闪电压水平的充分条件，有效避免了污闪电压求解中盐密、灰密与环境条件带来的不确定性。