[发明专利]一种沙漠干旱区域高压输电线路绝缘子选型方法

说明书

技术领域：

本发明属于电力领域，涉及一种高压输电线路绝缘子选型方法，尤其是一种沙漠干旱区域高压输电线路绝缘子选型方法。

背景技术：

对高压输电线路而言，绝缘子是最为重要的部件组成之一，起悬挂导线和杆塔与高压导线电气绝缘的作用。在运行期间，要经受持续性承载机械应力并保持良好的绝缘性能。因此，机械强度和绝缘性能是绝缘子的主要性能指标。目前在力学强度指标上，复合绝缘子、瓷质绝缘子、玻璃绝缘子均能够满足要求。但在电气绝缘指标上，由于应用环境的不同，不同地域上述3类绝缘子具有明显的差异。

对于我国西北部沙漠、戈壁地区而言，常年干旱少雨，由于植被稀疏原因，在多风气象条件下，空气中沙尘含量较多。因此，在流电场的共同作用下，沙尘容易沉降在绝缘子表面形成污秽层。由于受湿后表面污秽层可能导致污闪事故，所以绝缘子表面的积污总量、污层分布以及运行现场的空气湿度变化情况是进行绝缘子选型的考虑因素，必须综合考虑。

复合绝缘子的优点在于硅橡胶材料表面的增水特性，水滴在复合绝缘子的表面可以形成极易滚动的水球。一方面，水球不利于表面污物形成湿膜；另一方面，水球的滑落会清洁绝缘子表面的积污层，从而使得绝缘子保持良好的绝缘特性。

在多雨地域，沉积在绝缘子表面的沙尘要经受浸润，板结，再沉降的反复过程，最终会形成一个相对致密的积污层。但对于我国西北部沙漠、戈壁地域而言，降雨量偏少，绝缘子表面很难出现水滴。在沙尘暴等气候条件下，表面积污显著增加，但最终污层是一个相对疏松的浮尘层。现有实验已经表明，复合绝缘子表面的浮尘薄层会导致绝缘子表面由原来的增水性变为亲水性。此外，在强风环境下，空气中微小沙砾对于复合绝缘子的磨蚀作用会导致复合绝缘子表面憎水性短期内丧失。所以在西北部多风沙、少雨区域，复合绝缘子良好的增水特性并不能得以充分发挥，很多情况下，其憎水特性和玻璃、瓷绝缘子无明显差异。

瓷质绝缘子和玻璃绝缘子尽管表面憎水特性较差，但是相比复合绝缘子，具有爬距上的优势；人工模拟沙尘实验结果也表明，在相同实验条件下，复合绝缘子表面的积污量要明显高于瓷质和玻璃绝缘子；此外，复合绝缘子的耐老化性能要远远劣于瓷质、玻璃绝缘子。因此，在西北部多风沙、少雨区域，选择瓷质、玻璃绝缘子是更为合理的选择。

瓷质、玻璃绝缘子主要有钟罩型、双伞型和三伞形，相同沙尘环境下人工模拟实验结果表明：钟罩型由于下伞面棱槽分布复杂，导致气流形成紊流，所以容易在棱槽内积污；双伞型和三伞型下伞面光滑无棱槽，不易积污，且双伞型伞间距较大，耐污性能更优。

因此，在我国西北部风沙比较大，年降雨较少，昼夜温差明显，紫外线强烈的地域，选用双伞型绝缘子最为合理，可以有效降低污闪风险和线路运行的维护成本。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种沙漠干旱区域高压输电线路绝缘子选型方法，针对沙尘暴环境这一特殊气候条件下线路绝缘子的选型，提出更优的选型方案，有效降低污闪风险和线路运行的维护成本。

本发明的技术方案是，沙漠干旱区域高压输电线路绝缘子选型方法，包括如下步骤：

(1)进行人工模拟沙尘环境下不同伞形复合绝缘子、瓷质绝缘子、玻璃绝缘子的积污实验和积污后耐受实验，将污闪特性综合比对；

(2)进行沙尘流体经绝缘子串的流场仿真，分析伞形对流场的影响；

(3)复合绝缘子经强风沙磨蚀后表面憎水性测试，获得复合绝缘子磨蚀特性；

(4)根据步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)的结果，选择具有最好的耐污特性和憎水性的绝缘子。

所述步骤(1)的实验条件是：

风速范围：0-20m/s；

送风模式：稳定风速或者按照时间编程控制风速；

模拟时间：120分钟；

送沙方式：现场采集沙尘，敷设于模拟系统地面，不同风速下，由风速自行调节沙尘浓度；

加电方式：根据绝缘子类型施加额定电压，由高压试验大厅的无游离高压实验变压器引入；

模拟实验完成后，取出绝缘子，完成绝缘子表面NSDD、ESDD的测量；

进行积污后绝缘子污湿耐受电压测量

综合对比复合复合绝缘子、瓷质、玻璃绝缘子的测试结果，具有最高污湿耐受电压的绝缘子是最适合该气候环境下现场使用的型号。

所述步骤(2)的实验条件是：

利用fluent仿真软件，求取沙尘-空气混合流体流经绝缘子串过程中流场特性和气压特性，并据此分析不同类型绝缘子的动力学特性，由此推测其电绝缘特性；

仿真条件为：