关于高压绝缘子交流人工和自然污秽闪络电压的分散性.docx
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关于高压绝缘子交流人工和自然污秽闪络电压的分散性
文章编号:
1003-8337（200905-0001-04
收稿日期:
2009-06-29
作者简介:
邱志贤（1937—,男,广东埔人,高级工程师,主要从事高压绝缘子设计试验和标准化工作。
2009年第5期（总第231期
2009年10月
电瓷避雷器
InsulatorsandSurgeArresters
No5.2009（Ser.№.231
Oct.2009
关于高压绝缘子交流人工和自然污秽闪络
电压的分散性
邱志贤
（西安电瓷研究所,西安710077
摘要:
调研了1980—1995年间在西安电瓷研究所污秽实验室进行的35~500kV交流线路
悬式和电站支柱绝缘子的人工和自然污秽闪络电压的分散性。
该人工污秽试验按IEC60507固体层法进行,自然污秽试验也按类似方法进行。
经过对闪络电压变异系数的处理计算表明,按IEC
60507的人工污秽闪络电压的变异系数均值约为5%,其双侧95%概率置信上限约为7.3%,自然污秽闪络电压的变异系数均值约为7.7%,其双侧95%概率置信上限约为11.3%。
变异系数的计算
结果均与国际上的结果能很好地吻合。
关键词:
高压绝缘子,污秽闪络电压,人工和自然污秽,变异系数。
中图分类号:
TM216
文献标识码:
A
DispersionofA.C.ArtificialandNaturalPollutionFlashover
VoltageofHighVoltageInsulators
Qiuzhi-xian
（Xi′anElectro-ceramicResearchInstitute,Xi′an710077,China
Abstract:
DispersionofA.C.artificialandnaturalpollutionflashovervoltagesofhigh-voltagelinecapandpininsulatorsandsubstationpostinsulatorstobeusedon35~500kVA.C.systemsmeasuredatPollutionLaboratoryofXi′anElectro-ceramicResearchInstituteduring1980-1995wasinvestigated.TheartificialpollutiontestsareperformedaccordingtothesolidlayermethodsofIEC60507,thenatu-ralpollutiontestsareperformedalsoaccordingtosimilarmethods.Theresultsofdataanalysisofflashovervoltagescoefficientofvariationshowsthataverageofvariationcoefficientofartificialpollu-tionflashovervoltagesaccordingtoIEC60507approximates5%,theupperlimitoftwosidedconfi-dencewith95%confidencelevelapproximates7.3%,theaverageofcoefficientofvariationofnaturalpollutionflashovervoltagesapproximates7.7%,
thetwosidedconfidenceupperlimitwith95%level
ofconfidenceapproximates11.3%.Theresultsofdataanalysisofflashovervoltagescoefficientofvari-ationbeinlinewithinternationalresults.
Keywords:
highvoltageinsulator;pollutionflashovervoltage;artificialandnaturalpollution;co-efficientofvariation
0引言
2008年,国际电工委员会（IEC已颁布了污秽条件下绝缘子选用新的技术规范,即IEC/TS60815-1~3,其中第1~2部分代替了1986年颁布的技术报告,即IEC/TR60815（1986。
第3部分涉及到污秽条件下复合绝缘子的选用,这是原先的标准（指上述的1986年颁布的技术报告中没有的。
鉴于这新的技术规范中采用了统计方法（包括统计法和简化统计法选用绝缘子,需要了解绝缘子的污秽耐受特性（绝缘子强度,为此笔者调研了绝缘子污秽闪络电压的分散性,以供参考。
1数据来源
笔者曾在我国“七五”攻关合同分课题《绝缘子交流人工污秽和自然污秽试验》中进行了一些工作,于1986—1990年在西安电瓷研究所污秽实验室和自然污秽试验站进行了500kV级及以下交流线路悬式和电站支柱绝缘子的人工和自然污秽试验,写出了课题研究报告[1]。
在此期间前后还进行了一系列的其他研究工作,写出了一些研究、试验报告和学术论文[2-8]。
笔者在这些资料的基础上,通过分析、计算整理成文。
2人工和自然污秽试验方法
2.1人工污秽试验方法
攻关合同[1]中的人工污秽试验方法采用IEC60507修改文件中的固体层法进行。
该方法与现行的IEC标准60507（1991完全相同。
污秽液采用硅藻土混合物,其组成为:
100g硅藻土;高度分散的二氧化硅,颗粒大小2~20μm;1000g自来水;适量的氯化钠。
污秽层大部分采用浇染法,旋转着的绝缘子浇染后用灯光烘干。
这样浇染的绝缘子的不溶物密度（NSDD约为0.5mg/cm2。
污秽度（盐密SDD和层电导率κ测量按该标准规定方法进行。
试验电源采用同步发电机组。
35kV级及以下产品在小雾室进行,同步发电机组容量250kW,电源阻抗电压1.3%。
60kV级及以上产品在大雾室进行,同步发电机组容量2000kW,电源阻抗电压5.78%。
电源容量完全满足IEC60507的要求。
试验主要采用带电前和带电期间湿润的方法进行,用蒸汽雾湿润。
耐受电压试验采用升降法进行。
电压级差Δu不大于预期的50%闪络电压的10%,50%闪络电压U50按下式算得:
U50=∑（ui×ni/n（1式中ui为某一施加电压水平;ni为在电压水平ui时电压施加次数;n为有效电压施加次数。
覆盖了人工污秽层的试品只允许施加一次电压试验,试验电压除去后应洗去污秽,重新染污。
2.2自然污秽试验方法
自然污秽试验方法类似于人工污秽试验方法,试验设备也同前,仅仅不需要染污,测量等值盐密（ESDD采用固定水量（300mL的去离子水。
3升降法试验污秽闪络电压标准偏差计算方法
由于以前没有考虑到闪络电压标准偏差的计算,笔者予以补充。
先前的报道见文献[9]。
升降法试验污秽闪络电压标准偏差按文献[10]第3.4.1“升降法”计算。
但50%闪络电压U50仍按IEC60507计算（原有的,不作变动（即按上述的公式（1计算。
下面的计算分两步走:
第一步是计算参考的标准偏差s*,第二步是对参考的标准偏差s*进行修正,变成我们所需要的标准偏差s。
3.1升降法试验参考的标准偏差s*的计算
升降法试验升降总次数为n,其中闪络事件次数为k,不闪络（耐受事件次数为（n-k。
每次试验的结果可分为两类:
类型a（当k≤n/2时,即闪络事件占劣势时的情况,和类型b（当k>n/2时,即不闪络事件占劣势时的情况。
参考的标准偏差s*应按这两种情况分别计算。
3.1.1类型a（当k≤n/2时,即闪络事件占劣势时
的计算
出现闪络的最低电压台阶编号（即i令为0,相应的电压水平取为u0;
比u0高Δu的电压台阶编号取为1,相应的电压水平取为u1;
比u1高Δu的电压台阶编号取为2,相应的电压水平取为u2;
……
最上一个电压台阶编号取为r,相应的电压水平取为ur。
2009年第5期关于高压绝缘子交流人工和自然污秽闪络电压的分散性（总第231期
0.0040.0040.0210.0260.0300.0310.0310.0320.0390.0400.0410.0410.0460.058
0.103
0.115
0.133
0.140
0.141
0.149
0.168
0.190
0.191
0.308
0.0030.0040.0040.0040.0050.0140.0140.0140.0160.0170.0190.0190.0200.0200.0210.0210.0210.0220.0220.0220.0230.0240.0240.0250.0250.0270.0270.0280.0290.0300.0300.0310.0310.0320.0320.0320.0330.0340.0340.0350.0380.0390.0390.0400.0400.0420.0430.0450.0460.0550.0560.0560.0620.0640.0680.0690.0690.0740.0790.0810.0830.0830.0850.0860.0870.0960.1010.1030.107
0.109
0.110
0.115
0.117
0.118
0.123
0.129
0.131
0.144
0.247
0.335
0.338
0.409
自然污秽闪络电压变异系数c计算结果见表
2。
参考的标准偏差s*按下式计算:
s*=1.62×Δu（kB-A2
/k2
+0.029（2
式中Δu为电压级差;k为闪络事件总数;A按下
式计算,A=r
i=l
Σiki
（3
式中ki是第i个台阶时所观察到的闪络事件数。
式
（2中B按下式计算
B=r
i=l
Σi2
ki
（4
3.1.2类型b（当k>n/2时,即不闪络事件占劣势时的计算
出现不闪络（耐受的最低电压台阶编号取为
0,相应的电压水平取为u0;
比u0高（u的电压台阶编号取为1,相应的电压水平取为u1;
比u1高（u的电压台阶编号取为2,相应的电压水平取为u2;
……
最上一个电压台阶编号取为r,相应的电压水平取为ur。
参考的标准偏差s*按下式计算:
s*=1.62×Δu（kD-C2/k2+0.029
（5
式中C按下式计算,
C=r
i=l
Σiwi
（6
式中wi是第i个台阶时所观察到的不闪络事件数。
式（5中D按下式计算
D=r
i=l
Σi2wi
（7
其他符号同前。
3.2参考标准偏差s*的修正
考虑到升降次数n和所选取的电压级差Δu的影响,上面算得的参考标准偏差s*应进行修正（修正后的标准偏差为s。
标准偏差s按下式计算:
s=K1×s*
（8
式中K1取自图1。
4
污秽闪络电压变异系数c计算结果
污秽闪络电压变异系数c指标准偏差s与50%
闪络电压U50的比值,即
c=s/U50
式中U50仍按IEC60507计算（原有的,不作变动,
标准偏差即按上节方法计算值。
人工污秽闪络电压变异系数c计算结果见表1。
图1
按Kuono和Oikawa上下法标准偏差计算用校正
因数（K1（见参6图3.40
表1
人工污秽闪络电压变异系的c计算结果
表2
自然污秽闪络电压变异系的c计算结果
2009年第5期电瓷避雷器
（总第231期
5污秽闪络电压变异系数c异常值的剔除
考虑到试验的误差,我们对第5节的变异系数
c计算结果的异常值进行了剔除计算。
剔除按文献[11]第11章Chauvenet准则进行。
剔除时分别按
人工污秽和自然污秽结果进行。
计算表明,在人工污秽试验的82个数据中仅剔除了4个数据,在自然污秽试验中仅提出了1个数据。
被剔除的变异系数在第5节数列中已用方框框住。
剔除后的变异系数直方图见图2和图3。
6
污秽闪络电压变异系数统计结果
6.1变异系数置信上限cp计算公式
按文献[12]可知,对于很大的自由度数f值和
很小的变异系数γ值（变异系数变量均值用γ表示,变异系数可以近似考虑作为正态分布。
如果已知大量的污秽闪络电压变异系数数值,就可以算得该闪络电压变异系数的上置信限cp（例如置信概率95%时的上限c0.975:
cp≈γ（1+up（1-γ2up2/n/（2f+γ2/n%
姨/
（1-γ2up2/n（9
式中up为标准正态分布分位数,Φ（up=p,p是下侧概率;f为统计量c的自由度数。
对于升降次数为n的闪络电压变异系数c的自由度数f=n-1;γ为变异系数均值,可令c=γ;n为闪络电压升降次
数。
6.2污秽闪络电压变异系数上限
对人工污秽试验,根据图2有
c=0.050
设为总体的均值γ=0.050。
人工污秽闪络电压按升降法进行,升降次数n取为10。
双侧置信概率取为0.95,因而u0.975=1.96。
按等式（9算得:
c0.975=0.073。
同理,对于自然污秽试验,根据图3有
c=0.077
设为总体的均值γ=0.077。
其他设定同人工污
秽试验,算得
c0.975=0.113。
为人工污秽试验时的1.55倍。
7
结论
（1按IEC60507人工污秽试验固体层法试验
得到的污秽闪络电压的相对标准偏差（即变异系数均值约为5%,与国际上吻合[13],其双侧95%概率置信限上限约为7.3%。
（2自然污秽闪络电压的分散性比人工污秽闪
络电压高得多,按照我们不多的试验数据看,其自然污秽闪络电压的相对标准偏差均值约为7.7%,与国际上吻合[14],其双侧95%概率置信限上限约为11.3%。
参考文献:
[1]西安电瓷研究所.国家“七五”攻关合同课题报告:
绝缘子交流人工污秽和自然污秽试验[R].攻关合同号:
75-
50-05-03-21,西安:
西安电瓷研究所,1990.
[2]
西安电瓷研究所.关于应用污秽量测量值划分外绝缘污秽等级的研究[R].西安:
西安电瓷研究所,1982.[3]
西安电瓷研究所.污秽试验测量原始记录[R].西安:
西安电瓷研究所,1982.[4]
西安电瓷研究所.自然污秽绝缘子研究报告[R].西安:
西安电瓷研究所,1995.[5]
西安电瓷研究所.盘形绝缘子的人工和自然污秽试验报告计算资料[R].西安:
西安电瓷研究所,1983.[6]
西安电瓷研究所.户外支柱绝缘子的人工和自然污秽试验报告计算资料[R].西安:
西安电瓷研究所,1983.[7]
西安电瓷研究所.污秽试验测量结果原始记录[R].西安:
西安电瓷研究所,1983.
（下转第8页
2009年第5期关于高压绝缘子交流人工和自然污秽闪络电压的分散性（总第231期
0.85g和0.95g装药量地线中心对称点震动幅值曲线图,可以看出除冰装置点火后GJ-70架空地线受激振作用剧烈抖动。
在4ms时,0.75g装药量地线震动幅值为180mm;0.85g装药量地线震动幅值
为200mm;0.95g装药量地线震动幅值为160mm,在4ms时横波幅值为182mm。
所以采用0.85g装药量除冰地线震动幅值较大。
激振横波沿着地线两个方向传播,地线震动
最大幅值位置沿着地线向两边传播,中心对称点的震动幅值逐渐降低。
3
结论
（1对于一档500kV地线,15mm覆冰,只需要采用震动除冰装置爆破2次基本可完成整档地线
的除冰工作。
（2采用0.85g的爆破填药量,可以取得比0.75g与0.95g填药量更好的除冰效果,可实现整
档大面积掉冰,依靠引发地线自身的自激震动将冰震落,而不是仅依靠爆破时的震动。
另外爆破点可以实现最大的瞬时震幅,有利于提高地线除冰效率。
（3该仿真结论从原理上证明了本震动除冰装
置的可行性与有效性,并与装置完成的多次试验结
果吻合,实现了理论与实际的互相验证,为下一步进行装置优化提供了仿真手段。
图4
不同装药量地线震动幅值曲线图
支柱瓷绝缘子的超声波探伤检测方法和探头
专利申请号:
CN200510030426.2公开号:
CN1948962申请日:
2005.10.12
公开日:
2007.04.18
申请人:
华东电力试验研究院
本发明公开了一种支柱瓷绝缘子的超声波探伤检测方法,包括:
a向被检工件的检测面发射SH波;
b使用横波耦合剂将探头与被检工件的待检测面耦合;c用探头在待检测面上进行扫查;d使用瓷绝缘
子试块调整所述探头的基准灵敏度和扫查灵敏度;e检测待检测面的反射波,并将第一次接收到的反射波高达到缺陷设定值的反射波记录为缺陷信号;f测量所述缺陷的长度;g对反射波波高达到步骤e记录的缺陷信号的工件予以判废。
还公开了一种专用于上述方法的探伤检测探头,该探头发射的超声波是
SH型横波。
本发明的探伤检测方法具有高灵敏度、高可靠性和较大的检测范围,同时专用于该方法的探
头具有小尺寸,在保证检测灵敏度的同时提高了瓷瓶可检率。
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