氣壓泄漏對(duì)復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)絕緣特性的影響

黎小林，邊美華，劉磊，張興森 ，唐力，李君華

(1. 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院，廣州 510640；2. 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，南寧530023)

0 引言

在輸電線路復(fù)合化的趨勢(shì)下，伴隨我國(guó)樹脂和纖維材料性能改進(jìn)以及制造工藝的進(jìn)步，復(fù)合絕緣橫擔(dān)受到了行業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的鋼材存在生產(chǎn)過程污染嚴(yán)重、易銹蝕或開裂、低溫性能差等缺陷。以高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的復(fù)合絕緣橫擔(dān)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、絕緣性能高等特點(diǎn)，能夠成為環(huán)境友好型綠色電網(wǎng)建設(shè)的核心基建技術(shù)[1 - 3]。

目前，我國(guó)對(duì)復(fù)合絕緣橫擔(dān)的研究日益增多。電網(wǎng)中運(yùn)行的復(fù)合絕緣橫擔(dān)主要分為填充聚氨酯芯體或填充微正壓的惰性氣體2種類型。南方電網(wǎng)在500 kV雷州電廠至港城送點(diǎn)線路工程中試點(diǎn)應(yīng)用了填充惰性氣體的復(fù)合絕緣橫擔(dān)。此外，部分站內(nèi)支柱絕緣子上也采用填充惰性氣體的方式提高絕緣水平。戶外服役對(duì)于復(fù)合絕緣橫擔(dān)的密封性能具有較高的要求，復(fù)合絕緣橫擔(dān)在服役過程中往往要經(jīng)受復(fù)雜的氣候環(huán)境，包括高低溫交替、潮濕、紫外線、鹽霧等因素，同時(shí)其自身還需承受導(dǎo)線等帶來的機(jī)械載荷及電壓[4 - 5]。復(fù)合絕緣橫擔(dān)密封往往在端部金具與芯體間使用環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行物理膠接，在極端氣象條件或長(zhǎng)期的環(huán)境作用下，由于機(jī)械和化學(xué)老化作用，可能導(dǎo)致復(fù)合絕緣橫擔(dān)的密封性能破壞而造成氣壓泄漏，當(dāng)惰性氣體壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓水平時(shí)，由于溫度變化產(chǎn)生壓差引起內(nèi)外氣體交互，致使外部濕潤(rùn)空氣侵入腔體，在一定溫度下使復(fù)合橫擔(dān)內(nèi)壁表面形成凝露，極易導(dǎo)致復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)絕緣問題產(chǎn)生。

近年來，諸多學(xué)者針對(duì)復(fù)合絕緣橫擔(dān)運(yùn)行情況下的適用性能、外絕緣特性展開了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[6]研究了750 kV復(fù)合橫擔(dān)在標(biāo)準(zhǔn)雷電壓下的暫態(tài)電場(chǎng)，基于成分分析提出了暫態(tài)電場(chǎng)分布的分頻域計(jì)算方法，計(jì)算了750 kV復(fù)合橫擔(dān)在標(biāo)準(zhǔn)雷電壓下的暫態(tài)電場(chǎng)分布。文獻(xiàn)[7]應(yīng)用子模型技術(shù)研究了各均壓環(huán)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)500 kV復(fù)合桿塔橫擔(dān)關(guān)鍵位置場(chǎng)強(qiáng)的影響規(guī)律。文獻(xiàn)[8]對(duì)納米改性聚丙烯復(fù)合絕緣材料開展交流電場(chǎng)擊穿特性分析，發(fā)現(xiàn)混合納米顆粒后的聚丙烯復(fù)合絕緣材料擊穿場(chǎng)強(qiáng)明顯提高。文獻(xiàn)[9]開展了500 kV復(fù)合橫擔(dān)塔正負(fù)極性雷電沖擊作用下的伏秒特性試驗(yàn)，獲得了復(fù)合橫擔(dān)閃絡(luò)的判據(jù)。清華大學(xué)的沈余峰等人通過高海拔地區(qū)人工污穢試驗(yàn)，研究了污閃過程中的局部電弧電流及電弧發(fā)展過程[7]。文獻(xiàn)[8]計(jì)算了750 kV復(fù)合橫擔(dān)在不同設(shè)計(jì)方案下的電場(chǎng)分布，研究了中間法蘭以及橫擔(dān)端部配置均壓環(huán)、屏蔽環(huán)對(duì)復(fù)合橫擔(dān)電位分布的影響。文獻(xiàn)[9]則通過植入光纖光柵傳感器的方法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橫擔(dān)在多種老化因素作用下的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。大部分的試驗(yàn)研究及理論分析均集中在聚氨酯填充型復(fù)合橫擔(dān)及其外絕緣特性上，然而，針對(duì)惰性氣體填充型復(fù)合橫擔(dān)的研究尚處于起步階段，尤其是在氣壓泄漏情況對(duì)復(fù)合絕緣橫擔(dān)的絕緣性能的影響尚無相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)論。為了確保復(fù)合絕緣橫擔(dān)安全穩(wěn)定運(yùn)行，亟需對(duì)氣壓泄漏情況下復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)絕緣特性開展深入的研究。

本文以惰性氣體填充型復(fù)合絕緣橫擔(dān)為研究對(duì)象，人工模擬氣壓泄漏情況下復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)部的溫濕度情況，研究了內(nèi)部溫濕度情況對(duì)內(nèi)表面閃絡(luò)電壓特性及泄漏電流的影響，并提取部分泄漏電流特征量分析了其與內(nèi)部溫濕度之間的相關(guān)性。系統(tǒng)地研究氣壓泄漏情況下復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)絕緣特性,可加強(qiáng)對(duì)復(fù)合絕緣橫擔(dān)絕緣特性的認(rèn)識(shí),為復(fù)合絕緣橫擔(dān)在線監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考,對(duì)保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。

1 試驗(yàn)部分

1.1 樣品制備及試驗(yàn)設(shè)置

為了便于開展實(shí)驗(yàn)研究，按照復(fù)合絕緣橫擔(dān)原工藝制作了長(zhǎng)度為200 mm的短試樣。該試樣玻璃鋼管內(nèi)徑140 mm，外部硅橡膠傘裙為交替?zhèn)闳梗髠愀?7 mm，小傘高32 mm，傘間距為40 mm，法蘭、法蘭蓋板、氣閥均為鋁制。法蘭金具與芯體通過環(huán)氧樹脂膠水采用粘膠工藝密封連接。復(fù)合絕緣橫擔(dān)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 試品結(jié)構(gòu)

通過前期調(diào)研了解到氣體泄漏或水分侵入內(nèi)部的主要原因有界面粘接不良導(dǎo)致水分侵入[10 - 11]、硅橡膠傘裙水分遷移[12]、法蘭蓋板與法蘭之間的密封圈性能劣化[13]，以及長(zhǎng)期機(jī)械疲勞造成螺栓松動(dòng)[14]等。本文模擬螺栓松動(dòng)導(dǎo)致內(nèi)部氣壓泄漏，將樣品放置于具有一定相對(duì)濕度的人工氣候室中，觀測(cè)試樣內(nèi)部濕度變化情況。人工氣候室保持恒溫20 ℃，通過超聲噴霧發(fā)生器調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣相對(duì)濕度至20%、40%、60%、80%、100%。超聲噴霧發(fā)生器產(chǎn)生的霧粒直徑小于10 μm，霧水為去離子水，霧水電導(dǎo)率小于10 μS/cm。將樣品靜置于氣候室內(nèi)部并利用濕度傳感器實(shí)時(shí)觀測(cè)試樣內(nèi)部的濕度變化情況，達(dá)到設(shè)定濕度后開展后續(xù)試驗(yàn)研究。

由于相對(duì)濕度表示空氣中的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和絕對(duì)濕度的比值，在不同溫度下相同的絕對(duì)濕度具有不同的相對(duì)濕度，為對(duì)比不同溫度情況下的絕緣特性，因此選取絕對(duì)濕度值來表征濕度與內(nèi)絕緣特性之間的關(guān)系，上述濕度值所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)濕度為3.5 g/m3、7 g/m3、10.4 g/m3、13.8 g/m3、17.3 g/m3。

為了分析潮氣侵入后復(fù)合橫擔(dān)在不同溫度環(huán)境下的電氣性能，將制備好的試樣緊固螺栓，保證內(nèi)部濕度不會(huì)在電氣試驗(yàn)過程中發(fā)生變化。將試樣置于人工氣候室內(nèi)部，其溫度可在-30～50 ℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。不考慮個(gè)別極端溫度情況，我國(guó)最低溫為大興安嶺1月份的平均氣溫-31.5 ℃，最高溫為吐魯番盆地7月份的平均氣溫46.7 ℃，電網(wǎng)分布較為密集的華北、華東、華南、華中等地區(qū)年均氣溫在15～25 ℃之間。綜合考慮將試驗(yàn)溫度選擇為-30 ℃、20 ℃及50 ℃。

由此本文溫濕度選擇涵蓋了15種不同的溫濕度情況，基本概括了國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)地區(qū)的氣象條件。試驗(yàn)過程中密封橫擔(dān)可以保證橫擔(dān)內(nèi)部水分保持相對(duì)平衡，使得試驗(yàn)時(shí)的橫擔(dān)內(nèi)部情況接近實(shí)際泄漏工況。

1.2 內(nèi)表面閃絡(luò)電壓及泄漏電流的測(cè)量

試驗(yàn)在人工氣候室中進(jìn)行，試驗(yàn)接線原理如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)接線圖

圖中的試驗(yàn)變壓器最高輸出電壓為250 kV，額定容量為50 kVA。試驗(yàn)電源經(jīng)100 kV屏蔽電纜引入人工氣候室。通過交流電容式分壓器測(cè)量試驗(yàn)電壓，分壓器分壓比為1 000:1。泄漏電流通過電流傳感器進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由電腦、DAQ2010采集卡及基于Labview平臺(tái)的控制軟件組成，采樣率為2 MSa/s。為了屏蔽傘裙的表面泄漏電流的干擾，在硅橡膠傘裙靠近金屬法蘭盤的端部粘貼屏蔽電極。

在閃絡(luò)電壓測(cè)量試驗(yàn)中，加壓方式為恒壓升降法，以2 kV/s的升壓速率上升至內(nèi)部閃絡(luò)，若發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)，則為一次有效試驗(yàn)并結(jié)束本次試驗(yàn)，考慮閃絡(luò)會(huì)對(duì)橫擔(dān)內(nèi)部狀態(tài)產(chǎn)生影響造成結(jié)果誤差，因此采用單次擊穿測(cè)試，至少進(jìn)行10次有效試驗(yàn)來統(tǒng)計(jì)內(nèi)部平均閃絡(luò)電壓。

在泄漏電流測(cè)量試驗(yàn)中，以2 kV/s的速率均勻升壓，每升高5 kV記錄1次泄漏電流數(shù)據(jù)，每組時(shí)長(zhǎng)300 ms，所有樣品均測(cè)試至50 kV，在各條件下進(jìn)行多次試驗(yàn)?zāi)軌颢@得相似的泄漏電流趨勢(shì)圖以確保泄漏電流具有一定的可重復(fù)性，并選取泄漏電流幅值包絡(luò)線及脈沖統(tǒng)計(jì)作為泄漏電流特征值。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 氣壓泄漏情況下橫擔(dān)內(nèi)表面閃絡(luò)特性

本文采用威布爾分布模型對(duì)氣壓泄漏情況下的復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)部閃絡(luò)特性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。威布爾分布函數(shù)廣泛應(yīng)用于絕緣電性能試驗(yàn)中，其基于弱點(diǎn)理論，將整個(gè)系統(tǒng)看作若干個(gè)小元件串聯(lián)而成，其強(qiáng)度由最薄弱的環(huán)節(jié)強(qiáng)度決定[15]。常用的威布爾分布模型有雙參數(shù)和三參數(shù)，本文選取雙參數(shù)威布爾分布模型作為統(tǒng)計(jì)模型，其中雙參數(shù)威布爾分布的概率分布函數(shù)如下。

(1)

式中：α和β分別為尺度參數(shù)和形狀參數(shù)，物理意義分別表示發(fā)生概率為63.2%的內(nèi)部閃絡(luò)電壓以及閃絡(luò)電壓的變化幅度，β越大其內(nèi)部閃絡(luò)電壓變化幅度越小。

圖3為復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)部平均閃絡(luò)電壓與絕對(duì)濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要說明的是在-30 ℃時(shí)的橫擔(dān)存在飽和水凝結(jié)的現(xiàn)象，飽和水凝結(jié)程度隨濕度值升高而升高，由于無法找到合適的量化指標(biāo)比較飽和水凝結(jié)程度，因此考慮用充濕時(shí)的起始絕對(duì)濕度值代表內(nèi)部水分的多少。從圖中可以看出各溫度下平均閃絡(luò)電壓與復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)部的絕對(duì)濕度有明顯的負(fù)相關(guān)性。在20 ℃、50 ℃及-30 ℃的情況下，內(nèi)部平均閃絡(luò)電壓均隨著絕對(duì)濕度值的增加而有不同程度的下降，在20 ℃及50 ℃環(huán)境下，隨著絕對(duì)濕度增加，平均閃絡(luò)電壓下降速率約為2 kV/(g/m3)，17.3 g/m3絕對(duì)濕度值下的閃絡(luò)電壓相較于3.5 g/m3絕對(duì)濕度值下降了24%。而在-30 ℃環(huán)境下，下降速率約為3.2 kV/(g/m3)。17.3 g/m3濕度值下的閃絡(luò)電壓相較于3.5 g/m3濕度值下降了38%。在同一濕度情況下，溫度與平均閃絡(luò)電壓值呈現(xiàn)正相關(guān)性。50 ℃至-30 ℃的溫度范圍內(nèi)，閃絡(luò)電壓隨溫度下降呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，除在3.5 g/m3的低濕度環(huán)境下，下降速率僅為0.15 kV/℃，其余濕度環(huán)境的平均下降速率在0.25 kV/℃。分析相同濕度下溫度的作用可以看出，溫度對(duì)于內(nèi)部閃絡(luò)電壓的變化作用與濕度相關(guān)，隨著濕度的升高，溫度對(duì)平均閃絡(luò)電壓的影響作用逐步增大。分析相同溫度下濕度的作用，任何溫度條件下水分含量的變化對(duì)內(nèi)部閃絡(luò)性能影響較大。

圖3 內(nèi)部溫濕度與平均閃絡(luò)電壓的關(guān)系

試驗(yàn)說明對(duì)于密封條件較完整的復(fù)合橫擔(dān)產(chǎn)品，在內(nèi)部無水分含量變化的情況下，溫度對(duì)該產(chǎn)品的絕緣性能的影響較小，但在密封性能下降時(shí)，一旦外部水氣侵入，將對(duì)復(fù)合橫擔(dān)產(chǎn)品的絕緣性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。同時(shí)，在試驗(yàn)過程中試樣內(nèi)壁出現(xiàn)放電通道，放電通道如圖4所示。放電通道呈現(xiàn)為柱狀黑褐色，總長(zhǎng)度為150 mm，由高壓端向接地端生長(zhǎng)以及接地端向高壓端生長(zhǎng)兩條放電通道構(gòu)成，對(duì)橫擔(dān)內(nèi)部絕緣性能造成不可逆的破壞。

圖4 放電通道

2.2 氣壓泄漏情況下橫擔(dān)泄漏電流特征量分析

泄漏電流能夠較為動(dòng)態(tài)地反應(yīng)絕緣件的狀態(tài)變化，泄漏電流特征量能夠較為準(zhǔn)確地表征內(nèi)部放電的劇烈程度。幅值包絡(luò)線、脈沖統(tǒng)計(jì)等能夠較為直觀地反映泄漏電流情況[16]。因此本文選取幅值包絡(luò)線、脈沖統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析，需要說明的是在-30 ℃時(shí)的橫擔(dān)存在飽和水凝結(jié)的現(xiàn)象，飽和水凝結(jié)程度隨濕度值升高而升高，由于無法找到合適的量化指標(biāo)比較飽和水凝結(jié)程度，因此考慮用充濕時(shí)的起始絕對(duì)濕度值代表內(nèi)部水分的多少。

2.2.1 泄漏電流幅值包絡(luò)線分析

泄漏電流幅值包絡(luò)線反映了泄漏電流發(fā)展變化規(guī)律，通過包絡(luò)線的幅值及波動(dòng)情況可以較為清晰地觀察樣品的狀態(tài)[17]。各溫濕度情況下的幅值包絡(luò)線如圖5所示。

圖5 泄漏電流幅值包絡(luò)線

從泄漏電流幅值波動(dòng)來看，不同溫度條件差異明顯。50 ℃環(huán)境下，在電壓升高至15 kV以上時(shí)各濕度的泄漏電流幅值的波動(dòng)逐漸開始劇烈，且絕對(duì)濕度值越高，波動(dòng)越為劇烈。-30 ℃環(huán)境下，泄漏電流幅值的波動(dòng)普遍在升壓至25 kV以上時(shí)逐漸劇烈。20 ℃環(huán)境下，泄漏電流幅值的波動(dòng)出現(xiàn)在低壓階段，在升壓至20 kV以上時(shí)波動(dòng)逐漸減緩。不同濕度條件下對(duì)比可以看出，絕對(duì)濕度高于10.4 g/m3的情況下泄漏電流的波動(dòng)相比之下較為劇烈，而在絕對(duì)濕度低于這一值的情況下，泄漏電流波動(dòng)相對(duì)緩和。從包絡(luò)線的情況可以推測(cè)溫度的差異會(huì)造成閃絡(luò)過程的差異，而絕對(duì)濕度將影響內(nèi)部放電的劇烈程度。

表1中羅列了部分電壓幅值下不同溫濕度情況造成的泄漏電流幅值大小。同等溫度情況下，不同絕對(duì)濕度下的泄漏電流幅值存在大小差異，泄漏電流幅值隨絕對(duì)濕度升高的增量與施加電壓的有效值有關(guān)，在電壓等級(jí)較高的情況下，不同濕度情況的泄漏電流幅值差異明顯。在同等絕對(duì)濕度條件下，-30 ℃情況的泄漏電流幅值低于20 ℃情況的幅值，而50 ℃情況下泄漏電流幅值最大。以50 kV電壓、17.3 g/m3的高濕度環(huán)境為例，此條件下50 ℃的泄漏電流幅值達(dá)到147 μA，20 ℃的泄漏電流達(dá)到102 μA，-30 ℃的泄漏電流僅有92 μA。

表1 泄漏電流幅值

對(duì)照平均閃絡(luò)電壓的變化關(guān)系，絕對(duì)濕度的增加將導(dǎo)致平均閃絡(luò)電壓的降低并造成泄漏電流幅值的增大，但溫度的升高造成平均閃絡(luò)電壓的升高，泄漏電流幅值也隨之增大。

2.2.2 泄漏電流脈沖統(tǒng)計(jì)

橫擔(dān)內(nèi)部的短時(shí)放電在泄漏電流中表現(xiàn)為脈沖，對(duì)不同幅值脈沖分量統(tǒng)計(jì)是較為重要的特征量[18]。各幅值段脈沖數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2所示。

由表2可知，各溫濕度情況下多數(shù)脈沖集中在1 mA以下，在高濕度的條件下會(huì)出現(xiàn)高幅值脈沖。同時(shí)-30 ℃及50 ℃相較于20 ℃的情況，各濕度的脈沖數(shù)目均有所增多，并伴隨有高幅值脈沖的出現(xiàn)，且50 ℃下脈沖現(xiàn)象較為嚴(yán)重。詳細(xì)來看，在20 ℃情況下，脈沖數(shù)較少且沒有超過3 mA的脈沖數(shù)，當(dāng)絕對(duì)濕度大于10.4 g/m3時(shí)脈沖數(shù)明顯增多。在-30 ℃情況下，10.4 g/m3以下的絕對(duì)濕度脈沖數(shù)目較少，且無高幅值脈沖，在10.4 g/m3以上的絕對(duì)濕度時(shí)將造成脈沖明顯增多并伴隨有高幅值脈沖。在50 ℃情況下各絕對(duì)濕度的脈沖數(shù)均有所增多，同樣在絕對(duì)濕度值超過10.4 g/m3的情況下伴隨有較多的高幅值脈沖。同時(shí)絕對(duì)濕度值對(duì)脈沖數(shù)目的影響呈線性關(guān)系，隨著絕對(duì)濕度值的增加，內(nèi)部的放電劇烈程度顯著增加。

表2 脈沖數(shù)目統(tǒng)計(jì)

3 分析及討論

造成上述絕緣狀態(tài)差異的本質(zhì)原因在于復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)表面的凝露情況。參考電力系統(tǒng)絕緣設(shè)備的凝露機(jī)理研究[19 - 21]，通常情況下元件內(nèi)外存在較大溫差時(shí)會(huì)出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，但由于絕緣橫擔(dān)內(nèi)部不存在較強(qiáng)熱源，因此橫擔(dān)內(nèi)部的凝露現(xiàn)象應(yīng)為溫度變化導(dǎo)致氣體飽和濕度變化，在溫度下降時(shí)飽和濕度低于空氣絕對(duì)濕度值，造成水分析出凝結(jié)于內(nèi)表面，因此造成的凝露情況也不易察覺。

通過光學(xué)顯微鏡對(duì)各溫度下17.3 g/cm3的內(nèi)壁表面進(jìn)行觀察，驗(yàn)證了凝露現(xiàn)象的存在。觀察圖6中間方形線框可以看出，在20 ℃情況下，內(nèi)壁存在部分濕潤(rùn)的情況，但無明顯的液滴附著在表面。在50 ℃情況下表面相對(duì)干燥光滑，在-30 ℃情況下可以明顯發(fā)現(xiàn)存在液滴凝結(jié)成冰晶的現(xiàn)象。

圖6 凝露現(xiàn)象

結(jié)合上述的凝露現(xiàn)象作出分析，在20 ℃環(huán)境下，由于表面的部分濕潤(rùn)，因此僅在20 ℃高濕度的情況下，閃絡(luò)電壓值上下浮動(dòng)。在-30 ℃低溫情況下，由于液滴析出且凝結(jié)于內(nèi)壁而造成閃絡(luò)電壓值低于20 ℃，各絕對(duì)濕度條件下液滴與液滴間的距離、液滴的大小均存在差異[22]，會(huì)對(duì)內(nèi)部電場(chǎng)產(chǎn)生不同的影響，因此在-30 ℃情況下閃絡(luò)電壓的標(biāo)準(zhǔn)差較大。而在50 ℃情況下，大部分的水份以氣體形式游離于橫擔(dān)內(nèi)部，內(nèi)壁表面相對(duì)干燥光滑，致使平均閃絡(luò)電壓在高于20 ℃及-30 ℃的情況下均無明顯的波動(dòng)情況。

試驗(yàn)中絕對(duì)濕度的增加將造成平均閃絡(luò)電壓的降低、泄漏電流幅值的增大，并伴隨有脈沖數(shù)目的增多。在絕對(duì)濕度值越高的情況下，空氣中的水分含量越高，液滴密度也就越大，造成閃絡(luò)電壓幅值隨絕對(duì)濕度的升高而下降。同時(shí)在施加電壓過程中，液滴之間的干燥表面閃絡(luò)引起脈沖，液滴的密集程度隨絕對(duì)濕度值的增加而增加，因此施加電壓所引起的脈沖數(shù)目也隨之增加。

溫度的升高造成平均閃絡(luò)電壓的升高，但泄漏電流幅值也隨之增大，這一現(xiàn)象與內(nèi)壁凝露情況相反。本文認(rèn)為造成這一現(xiàn)象的主要原因在于本文所測(cè)量時(shí)僅屏蔽了硅橡膠傘裙處的泄漏電流，所測(cè)得的泄漏電流包含流經(jīng)內(nèi)壁表面、玻璃鋼管內(nèi)部的泄漏電流。流經(jīng)內(nèi)壁表面的泄漏電流幅值與內(nèi)壁表面的凝露情況相關(guān)，但流經(jīng)玻璃鋼管內(nèi)部的泄漏電流受溫度的影響較大，考慮到玻璃鋼管是由環(huán)氧樹脂作為基體材料拉擠制成，環(huán)氧樹脂的電導(dǎo)會(huì)隨溫度而變化，導(dǎo)致在溫度變化的過程中，流經(jīng)玻璃鋼管內(nèi)部的泄漏電流隨溫度的升高而升高，造成溫度越高泄漏電流幅值越大的情況。

4 結(jié)論

本文對(duì)復(fù)合絕緣橫擔(dān)在氣壓泄漏情況下的內(nèi)絕緣性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究及分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可以得出以下結(jié)論。

1) 溫度對(duì)于充氣型復(fù)合絕緣橫擔(dān)內(nèi)絕緣的影響與濕度相關(guān)，在3.5 g/m3濕度條件下，閃絡(luò)電壓隨溫度的變化速率僅為0.14 kV/℃，當(dāng)濕度逐步升高時(shí)，溫度對(duì)閃絡(luò)電壓的影響程度也逐步升高，在17.3 g/m3濕度條件下，閃絡(luò)電壓隨溫度的變化速率升至0.25 kV/℃，這是由于溫度的變化造成內(nèi)部凝露狀態(tài)的不同進(jìn)而更大程度地影響了其內(nèi)絕緣性能。

2) 同等溫度條件下，內(nèi)部絕對(duì)濕度值的變化會(huì)顯著影響充氣型復(fù)合絕緣橫擔(dān)的內(nèi)絕緣性能。20 ℃、50 ℃及-30 ℃的環(huán)境下，隨著絕對(duì)濕度值由3.5 g/m3提升至17.3 g/m3，內(nèi)部閃絡(luò)電壓幅值分別下降24%、24.7%和38.7%。保證橫擔(dān)內(nèi)表面干燥是保證其內(nèi)絕緣強(qiáng)度的關(guān)鍵。

3) 泄漏電流的幅值包絡(luò)線及脈沖統(tǒng)計(jì)分析結(jié)合光學(xué)顯微鏡觀察明確了不同溫度情況下橫擔(dān)內(nèi)表面具有不同的凝露狀態(tài)。同時(shí)絕對(duì)濕度的增加造成凝露現(xiàn)象加劇，使得平均閃絡(luò)電壓降低且泄漏電流幅值增大；溫度的升高使得內(nèi)表面干燥，造成平均閃絡(luò)電壓升高，但由于試驗(yàn)未能屏蔽流經(jīng)材料的泄漏電流，導(dǎo)致泄漏電流幅值隨溫度升高而增大。