污秽潮湿状态下钢化玻璃绝缘子周围电场分布

国网甘肃省电力公司电力科学研究院、国网甘肃省电力公司的研究人员张秀斌、温定筠等，在2015年第2期《电气技术》杂志上撰文，输电线路绝缘子闪络已经成为影响供电可靠性的重要因素,采取相关防污闪措施已经成为必须。本文基于静电场理论，采用有限元数值计算方法，建立了330kV钢化玻璃绝缘子的有限元模型。计算了杆塔及导线对绝缘子周围电场的影响、绝缘子表面电场分布和绝缘子表面电场强度分布。

近年来，电网内各电压等级的输电线路多次发生绝缘子闪络跳闸事故，对电网供电可靠性造成了重大影响，造成较大经济损失。

对相关闪络事故分析发现，绝缘子表面的污秽是引起闪络的主要原因之一。清洁干燥状态下绝缘子周围电场满足静电场条件，电位函数按绝缘介质的介电常数分布。实际运行的绝缘子暴露在复杂的大气环境中，绝缘子表面会沉积一定量的可溶或非可溶以及导电或非导电的污秽物质。

干燥状态下，绝缘子表面电阻率较高，污秽物质几乎不影响绝缘子周围电场分布，此时电场分布与完全洁净情况时的相似。当降雨或空气湿度非常大的时候，污秽物质的电阻率很小，改变了绝缘子表面及周围电场分布，累积到一定量时，绝缘子表面发生闪络。

本文基于静电场理论，采用有限元数值计算方法，建立了330kV悬式钢化玻璃绝缘子的有限元模型，研究了污秽潮湿状态下钢化玻璃绝缘子周围电场分布。

1钢化玻璃绝缘子串的有限元模型

本文研究的330kV线路悬式钢化玻璃绝缘子串为22片，绝缘子型号为FC100/146。图1为钢化玻璃绝缘子结构示意图，表1为其结构及电气参数。绝缘子串高压端加装型号为FJP-330-X的均压环，其结构尺寸见图2，单位为mm。

图1 钢化玻璃绝缘子结构示意图

绝缘子串电场三维计算几何模型如图3所示，其中导线为2×LGJ-400/50双分裂导线，子导线外径为27.68mm，间隔为400mm；为减小“导线两端效应”对电场的影响，模型中导线长度取为20m。

杆塔模型参考330kV输电线路常用的ZMT1型直线塔边相，绝缘子悬挂处离地高度为25m，悬挂处距离杆塔主干6m，杆塔横担总长6.5m。

表1 FC100/146钢化玻璃绝缘子几何和电气参数

图2 FJP-330-X型均压环结构示意图

对绝缘子串采用“体-扫略”法进行剖分，图4为钢化玻璃绝缘子串的剖分图。

图3 钢化玻璃绝缘子串电场计算三维几何模型

图4 钢化玻璃绝缘子串剖分图

2钢化玻璃绝缘子串的电场计算（略）

3.绝缘子在覆有不均匀污层状态下电场分布计算（略）

4.结论

本文基于静电场理论，采用有限元数值计算方法，建立了330kV悬式钢化玻璃绝缘子串的有限元模型。对覆有不均匀污层状态下绝缘子电压分布及表面电位分布进行了计算，探讨了不均匀污层对绝缘子表面电位分布的影响以及对泄露电流幅值的影响。为进一步研究钢化玻璃绝缘子表面污闪形成机制和防污闪措施提供了数据支撑。