如何选择覆冰区绝缘子？

绝缘子表面的覆冰分为雨凇、雾凇和混合淞三种形态。

雨凇是冷却的降水碰到温度等于或低于零摄氏度的物体表面时所形成玻璃状的透明或无光泽的表面粗糙的冰覆盖层。雨凇附着力强，形成过程中有水滴的出现，容易形成冰凌，属于湿增长。

雾凇是由于雾中无数零摄氏度以下而尚未结冰的雾滴随风在树枝等物体上不断积聚冻粘的结果，表现为白色不透明的粒状结构沉积物。附着力小，形成过程中无水滴出现，不会产生冰凌，属于干增长。

混合淞是结合了雨凇的湿增长和雾凇的干增长形成的冰体，有一定的附着力。

雨凇和混合淞在形成过程中会有水滴的出现，形成的冰凌可能会将绝缘子伞裙桥接，使得绝缘子耐压性能下降。因此，对绝缘子电气性能影响最为严重的是雨凇。

中国特高压直流输电线路长，经过地区情况复杂，部分地区冰灾严重，绝缘子覆冰闪络现象时有发生。影响绝缘子冰闪电压的因素，主要与绝缘子的伞形、材质、覆冰前绝缘子污秽度、覆冰水的电导率以及覆冰量有关。通过对绝缘子的覆冰闪络进行研究，可以为覆冰区线路的绝缘子串的设计提供建议。

19.1.4.1　覆冰区绝缘子型式的选择

一般来说，绝缘子的伞形和材质主要通过影响绝缘子覆冰情况（如覆冰位置、冰柱桥接等情况）等来影响绝缘子的冰闪电压，下面分别讨论材质和伞形对绝缘子冰闪电压的影响。

1）不同材质绝缘子冰闪电压比较

文献[6]选取瓷钟罩绝缘子XZP-210、玻璃钟罩绝缘子F210P/C以及复合绝缘子，研究三种材质绝缘子覆冰后的直流闪络特性，结果如图19-4所示。

图19-4　三种材质绝缘子冰闪电压比较

注：基准值为瓷钟罩绝缘子冰闪电压。

可以看到，三种绝缘子中以瓷绝缘子的冰闪电压最高，玻璃绝缘子仅略低于瓷绝缘子，两者相差不大，而复合绝缘子最低。这主要是因为瓷绝缘子和玻璃绝缘子为钟罩型绝缘子，其伞裙直径较大，相邻两片伞裙距离也较远，覆冰过程中伞裙边缘不会全部被冰凌桥接。而复合绝缘子伞裙直径较小，相同覆冰量下，伞裙更容易完全被冰凌桥接甚至覆盖，使得复合绝缘子冰闪电压降低。另外，复合绝缘子在长期的低温和潮湿环境下憎水性明显减弱，最终使得绝缘子表面被冰层覆盖，使其憎水性无法发挥作用。

2）不同伞形绝缘子冰闪电压比较(www.xing528.com)

文献[6]选取三伞绝缘子CA-774EZ、双伞绝缘子XZWP-210和钟罩绝缘子XZP-210（三种绝缘子均为210kN），对比该三种伞形绝缘子覆冰后的污闪特性，结果如图19-5所示。

图19-5　不同伞形绝缘子覆冰后闪络电压与盐密关系曲线

在三种伞形绝缘子中以双伞绝缘子的冰闪电压最高，三伞其次，钟罩绝缘子最低，但三种伞形绝缘子的污闪电压相差并不大。分析认为，三种绝缘子均为悬式盘型绝缘子，故绝缘子串整体覆冰情况相差不大。在相同结构高度下，三伞绝缘子相邻伞裙距离较小，使得冰柱桥接情况较双伞绝缘子严重，因此双伞绝缘子略高于三伞绝缘子。

综上，复合绝缘子伞裙小，相同覆冰量下较盘式绝缘子冰凌更易桥接，低温潮湿环境下易丧失憎水性，使得绝缘子覆冰后闪络电压下降较大，而瓷绝缘子和玻璃绝缘子覆冰后仍能保持较高的绝缘性能。对比三种伞形的绝缘子，双伞绝缘子覆冰后耐污闪性能最好。因此，建议在覆冰区采用双伞瓷绝缘子。

19.1.4.2　覆冰区绝缘子片数的选择

在重冰区，绝缘子表面通常覆盖厚厚的冰层甚至伞裙间被冰柱桥接，覆冰严重时整个绝缘子完全被冰覆盖，绝缘子伞形、材质的差别将变小。此时通常用覆冰耐压梯度（单位长度绝缘子串冰闪电压）来描述覆冰绝缘子的冰闪性能。

覆冰耐压梯度主要与覆冰水的导电性、覆冰量有关。目前，关于直流绝缘子覆冰闪络研究尚无成熟的覆冰试验标准，不同实验室受各自条件所限，试验结果相差较大。各实验室直流绝缘子覆冰耐压梯度如表19-8所示[7]。可以看到，在冰水导电率相差不大时，不同实验室得到的电压梯度相差甚大。

表19-8　不同实验室覆冰绝缘子耐压梯度

对重冰区，文献[8]建议可以按绝缘子覆冰耐压梯度最小值67kV/m来进行设计，所以绝缘子串长度L可按式（19-10）计算：

式中，Us为绝缘串的最大工作电压，816kV。

绝缘子串除了要满足冰闪电压的要求外，还应保证其污闪电压满足当地污秽区污耐压的要求。对于复合绝缘子，目前缺乏其覆冰运行经验和数据参照，建议重冰区暂勿采用复合绝缘子。