染污复合绝缘子污秽受潮特性及其机理研究

作     者：毕继凯 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：阳林;郝艳捧

授予年度：2019年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：复合绝缘子 憎水性 局部电导率 饱和受潮时间 图像识别 冷凝 

摘      要：复合绝缘子的受潮程度与其外绝缘能力及抗污闪性能密切相关,然而目前复合绝缘子的污秽受潮特性和机理尚不明确。本文针对复合绝缘子独特的憎水性,系统性地开展了不同憎水性复合绝缘子的污秽受潮试验和冷凝受潮模型研究,主要内容如下:(1)利用绝缘子表面污秽层电压和电流之间的相角差值获取局部电导率γ表征绝缘子污秽层的受潮程度。在人工气候室内基于自制的相角差-电导率受潮检测装置建立了污秽受潮试验系统。(2)提出基于图像特征量优选的复合绝缘子憎水性识别方法。在喷水分级法基础上获取憎水性图像,提取七种几何特征量用于绝缘子憎水等级的识别。对特征量进行优选,得到和憎水等级相关性较好的特征量作为联合判据。将识别结果和喷水分级法及接触角法分别进行对比,验证本文方法的精准度高达98.1%和95.2%。(3)进行了复合绝缘子表面污秽层受潮影响因素研究。利用污秽受潮试验系统进行受潮试验,深入研究了憎水性对表面污秽饱和受潮时间t、局部电导率开始上升时间t和局部电导率最大值γ的影响,以及蒸汽雾流速、温差、风速和绝缘子材质对不同憎水性复合绝缘子表面污秽层的影响。结果表明,憎水性对t、t和γ均有显著影响;蒸汽雾流速和温差的增大可明显加快污秽层的受潮速度,但对γ的影响较小;风速可加速迎风侧上表面的受潮速度,且可增大强憎水性绝缘子的γ,但却减弱了背风侧下表面的受潮速度;同样表现为HC7的三种绝缘子,受潮速度从快到慢依次为瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子,设计了喷水试验证明了该现象。(4)建立复合绝缘子污秽层的冷凝受潮模型。利用四热阻模型建立了污秽层表面水珠接触角和半径随受潮时间不断变化的动态模型,求解出水珠的凝结速率和水珠数量的变化模型。将试验实测积水量值和理论计算值进行对比,结果发现所建冷凝受潮模型的误差小于20%。该模型进一步完善了绝缘子污秽层的受潮理论,对深入探索复合绝缘子表面污秽层受潮机理具有一定的指导意义。