复合绝缘子污闪局部电弧微观发展及影响因素研究

复合绝缘子因其重量轻、耐污闪性能优越在电力传输中得到广泛应用。但在高海拔地区和环境严重污染地带,复合绝缘子表面也易积污形成导电污层,泄漏电流热效应使其表面形成干区发生沿面放电或产生局部电弧,局部电弧的发展至闪络会造成电网电力系统事故。因此对复合绝缘子污闪局部电弧的形成及其发展的研究具有重要意义。本文以FZSW-10/4型号支柱复合绝缘子为研究对象,基于等值盐密法对绝缘子进行人工污秽试验,测量了起晕电压和闪络电压,并拍摄了局部电弧形成至完全闪络的全过程,作为宏观仿真初始条件。建立了绝缘子表面干区和剩余污层串联的二维电场仿真模型,对比分析了绝缘子表面不同污秽分布状况、不同污层盐密电导率对复合绝缘子局部电位、电场分布的影响,作为微观仿真模型的初始条件。依据试验观察到的局部电弧的产生位置及宏观电场、电位的仿真结果,基于奥本斯诺污闪放电模型,及Boltzmann电子飘逸扩散方程、Maxwell-Stefan重物质输运方程和泊松方程建立了污闪局部电弧微观仿真模型,考虑了电子碰撞电离、激发、弹性碰撞、吸附、中性粒子间碰撞等43种反应方程,从微观粒子运动的角度揭示局部电弧的形成机理,并对比分析了污层盐密、干区温度、干区长度、干区初始电子密度等因素对污闪局部电弧微观参数的影响。研究结果给出了FZSW-10/4型号复合绝缘子的起晕电压、闪络电压与等值盐密满足的幂函数规律及局部电弧的产生位置;伞裙表面不同污秽分布状况、污层电导率对局部电场、电位的影响;污层盐密、干区温度、干区长度与局部电弧鞘层场强及弧柱区微观参数的关系。为复合绝缘子污闪局部电弧的微观发展提供了理论依据。