220kV线路典型复合绝缘子的雷电冲击特性研究

为有效提高我国220 kV复合绝缘子线路的耐雷水平,降低多雷区雷击跳闸率,采用标准雷电冲击波对不同结构高度的220 kV复合绝缘子进行雷电冲击试验。在建立模拟杆塔模型的基础上,通过雷电冲击试验,对模拟杆塔下相复合绝缘子与玻璃绝缘子的雷电冲击电压进行对比分析。结果表明:复合绝缘子结构高度每增加150 mm,雷电冲击电压增加70~91 kV;相同结构高度的复合绝缘子,下相的雷电冲击电压最高,中相次之,上相最低;干弧距离相等的220 kV玻璃绝缘子的U50雷电冲击电压比复合绝缘子高93~232kV。     

110~500 kV复合绝缘子的雷电闪络特性

为研究复合绝缘子的雷电冲击闪络特性,在110 kV、220 kV和500 kV电压等级下对复合绝缘子进行了大量的试验。利用Matlab分析试验数据,得到了不同电压等级绝缘子50%雷电冲击电压与干弧距离的关系曲线,拟合出了110~500 kV绝缘子50%雷电冲击电压与干弧距离的关系表达式,通过逐步提高冲击电压的峰值研究并绘制出了110 kV绝缘子的伏秒特性曲线,为复合绝缘子的选型提供了参考。     

长棒形瓷绝缘子的冲击电压放电特性

为了研究长棒形瓷绝缘子的冲击电压放电特性,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室分别进行了串长为2～5节(干弧距离2.9～7.25m)的单串和双串并联布置方式下的操作冲击和雷电冲击试验,得到了该型绝缘子50%放电电压与干弧距离的关系,研究了引弧环、均压环及绝缘子串并联间隙距离对50%放电电压的影响。试验结果表明,操作冲击放电电压与干弧距离为非线性关系,雷电冲击放电电压随干弧距离增加而线性增大;引弧环和均压环对长棒形瓷绝缘子操作冲击放电电压无影响,但对雷电冲击放电电压影响较大,相比无引弧环和均压环时降低了11.7%;在50～60cm的并联间隙距离下,双串并联布置对操作冲击和雷电冲击放电电压基本无影响。     

110kV输电线路并联间隙的电气性能试验

介绍了东莞地区110 kV输电线路并联间隙装置的电气性能试验研究结果。试验内容包括复合绝缘子安装并联间隙后的电晕特性和无线电干扰特性,绝缘子串雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性的对比试验,不同长度复合绝缘子安装并联间隙后雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性试验,工频大电流燃弧特性试验,大电流通流能力试验。通过这些电气性能试验,验证了该110 kV输电线路并联间隙满足运行要求。     

强暴雨条件下110 kV硅橡胶绝缘子雷电冲击电弧发展过程与闪络特性

强暴雨常伴随雷电天气会导致输电线路、变电站和换流站绝缘子表面干、湿部位电场分布不均，易引发电场畸变，同时雷暴引起的雨柱会快速短接绝缘子伞间距，显著缩短电弧发展路径，致使线路跳闸并引起停电事故。为研究强暴雨条件下线路绝缘子雷电冲击放电特性和电弧发展过程，针对3种110 kV线路常用硅橡胶复合绝缘子开展了雷电冲击放电特性测试。结果表明：复合绝缘子雷电冲击电弧发展过程主要分为起弧、局部电弧发展、完全闪络，其放电发展时间及其持续时间均随降雨强度、雨水电导率的增大而降低；电弧平均发展速度随雨水电导率的增加呈幂指数关系上升，最大上升率高达43.8%，并随降雨强度增加呈指数式增大，且与绝缘子伞裙结构参数有关。复合绝缘子雷电冲击闪络电压随降雨强度增加呈负幂指数关系降低，伞间距较大的绝缘子闪络电压受降雨强度的影响愈加明显；雨闪电压随雨水电导率的增加而呈负幂指数下降。基于此，提出了降雨强度、雨水电导率综合影响的复合绝缘子雷电冲击闪络电压计算式，计算结果与试验结果一致性良好，偏差小于7%。研究结果为雷电活动频繁的强暴雨地区输电线路外绝缘设计、选择及防护提供了参考。     

超/特高压直流输电线路塔头间隙冲击放电特性研究

目前国内外规划和建设了多个超/特高压直流输电工程,其中输电线路杆塔塔头的空气间隙距离是影响工程设计的重要参数之一。在工程设计中,既需要选择合适的间隙距离以耐受可能出现的各种过电压,保证系统安全稳定运行,又要尽可能减小塔头尺寸以降低工程造价。利用±1000kV模拟塔头进行试验,得到了±1000kV杆塔典型空气间隙的操作冲击和雷电冲击放电特性曲线,并与±500和±800kV杆塔塔头的空气间隙研究成果进行对比分析,同时结合750kV交流杆塔塔头和正方形塔窗的操作冲击特性进行了讨论和分析。试验结果表明:±500、±800和±1000kV杆塔塔头的50%放电电压与间隙距离的关系曲线具有良好的延续性;当间隙距离增加时,操作冲击放电特性曲线开始出现饱和的趋势,而雷电冲击电压则与间隙距离保持较好的线性关系;导线的尺寸和分裂形式以及均压环等对塔头空气间隙的放电特性影响较小。     

高海拔长绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性

绝缘子串并联间隙能够为雷电泄放提供通道从而有效保护绝缘子。目前并联间隙的研究中关于高海拔条件下长绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性的研究较少。为此,基于高海拔输电线路实际绝缘配置,在云南电网公司超高压交流户外试验场进行了220 kV长复合、玻璃绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性的研究。结果表明:高海拔条件下并联间隙形状对长绝缘子串的雷电冲击放电特性影响不大;长绝缘子串并联间隙的雷电冲击50%放电电压随间隙距离的增大而升高,相应的伏秒特性曲线亦上移;不同材质长绝缘子串并联间隙的失效性规律不同,长复合绝缘子串的失效概率存在1个闭区间,而长玻璃绝缘子串的失效概率随雷电冲击电压的升高而近似以线性规律增大。     

云广±800kV直流线路仿真塔空气间隙操作冲击放电特性

研究云广±800kV直流线路用仿真塔的空气间隙50%操作冲击放电特性,结果表明,云广±800kV输电线路的绝缘子采用V形串,操作冲击电压成为杆塔空气间隙尺寸的控制因素;V形绝缘子串直线杆塔空气间隙距离在海拔高度为1000m及以下、1500m和2000m的地区应分别不小于6.2m、6.7m和7.1m。     

复合绝缘子覆冰操作冲击特性研究

覆冰后的绝缘子串电气强度明显下降,容易造成覆冰绝缘子串冰闪事故,对输电线路及电网的危害性极大。本文在国内外研究的基础上,对覆冰复合绝缘子的操作冲击特性进行了以下研究：研究在不同覆冰重量下,对覆冰复合绝缘子在操作冲击时U50%。放电电压的影响。研究在不同覆冰水电导率情况下,对覆冰复合绝缘子在操作冲击时U50%。放电电压的影响。综合分析了覆冰参数和覆冰状态对复合绝缘子U50%。放电电压的影响。     

高海拔超高压绝缘子串雷电冲击伏秒特性

绝缘子串雷电冲击伏秒(V-s)特性曲线对于输电线路防雷设计和并联间隙装置设计具有十分重要的意义。为深入了解该特性,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室对220kV 14片XP-70瓷绝缘子串以及与其干弧距离长度相同的复合绝缘子、500kV 28片XP-70瓷绝缘子串进行了雷电冲击V-s特性试验。试验表明:绝缘子串V-s特性与其干弧距离成正比关系,和材质无关;瓷绝缘子串闪络时,电弧从绝缘子串高压端逐片向上爬升,但在接地端会短接最后2～5片绝缘子,而复合绝缘子则在高压端和接地端之间直接形成放电通道,并可能有次要发展通道存在。     

750kV紧凑型单回线路空气间隙的放电特性

紧凑型输电技术是我国近十几年迅速发展和应用的一项新技术,紧凑型输电线路与常规线路相比,具有提高自然输送功率、压缩线路走廊宽度、降低工程建设造价的特点,具有很大的经济效益和社会效益。为了配合我国西北地区750kV紧凑型输电工程的设计,通过仿真试验研究了750kV单回紧凑型线路直线塔窗内空气间隙在操作冲击和雷电冲击下的放电特性,并计算给出了不同海拔下空气间隙操作冲击下的放电概率。结果表明,操作波相地冲击放电电压为1611kV,符合绝缘要求。相地放电有很大的随机性,塔形设计合理。     

±800 kV直流输电工程空气间隙放电特性试验及间隙距离选择

针对±800 kV直流输电线路直线塔真型尺寸模拟杆塔空气间隙进行了50%操作冲击和雷电冲击放电特性试验研究,给出了±800 kV杆塔最小间隙距离的推荐值;对±800 kV直流换流站典型极母线空气间隙进行了50%操作冲击放电特性试验研究,给出了±800 kV换流站典型电极最小间隙距离的推荐值。     

架空输电线路并联间隙电气性能试验

针对单串瓷绝缘子并联间隙,通过对试品50%雷电冲击放电电压试验,验证不同电压等级、不同结构尺寸瓷绝缘子并联间隙防雷保护功能的有效性,确定工程应用中并联间隙有效长度与绝缘子干弧距离比值(Z/Z0),以指导和规范输电线路绝缘子并联间隙的使用。     

750kV同塔双回输电线路空气间隙放电特性研究

为取得我国750 kV同塔双回输电线路的设计依据,结合我国西北电网公司即将建设的750 kV同塔双回输变电线路工程,试验研究了750 kV同塔双回线路真型塔空气间隙操作冲击(含长波前时间)、雷电冲击和工频电压。采用升降法获得了3~7 m距离的杆塔空气间隙操作冲击、雷电冲击放电特性曲线,采用闪络法获得了1~4 m距离杆塔空气间隙的工频放电特性曲线;研究了不同杆塔宽度对放电电压的影响。试验表明,操作冲击和工频放电电压随着杆塔宽度的增大而降低。通过分析提出了不同海拔高度750 kV同塔双回线路相地最小绝缘间隙推荐值,该结果接近IEC等国外类似试验,证明了其可比性和可靠性。     

高海拔 500 kV 交流线路空气间隙及海拔修正试验研究

介绍了在海拔4300 m地区对500 kV直线塔模拟塔头导线-塔身空气间隙的操作冲击放电、雷电冲击放电和工频放电特性试验研究,实验得到了塔头空气间隙不同电压的放电特性曲线。根据海拔0 m和海拔4300 m地区的500 kV塔头间隙的试验结果,采用插值法,计算得到了不同海拔地区的塔头空气间隙的放电电压,同时得到了海拔4000~5500 m地区塔头间隙冲击放电电压的海拔校正系数,推荐了适用的海拔校正方法。最后,给出了海拔4000 m以上500 kV输电线路所需的最小空气间隙距离值。     

长空气间隙长波前操作冲击放电特性

研究特高压交流线路的操作过电压波形发现,特高压输电线路操作过电压的波前时间比500kV输电线路长,可达数ms,98%的操作过电压波前时间>3000μs,但国内对长波前间隙放电的基础研究不多。为进一步研究长空气间隙长波前操作冲击放电特性,搜集整理了国内外的长波前试验研究数据,并对750kV紧凑型输电线路模拟塔和1000kV环-构架模型空气间隙进行了标准操作冲击和长波前操作冲击放电特性对比试验研究。研究结果表明:传统的波前修正方法不合理;随着距离的变大,长波前与标准操作波50%放电电压的比值有变小的趋势。     

高海拔真型塔110kV绝缘子雷击闪络试验及判据研究

由于高海拔地区雷击跳闸严重,且近年来同塔双回线路逐渐增多,有必要针对高海拔地区同塔双回输电线路开展耐雷性能精确分析方法和防护方法研究。而绝缘子雷电冲击闪络判据是输电线路耐雷性能分析的关键模型之一。因此,论文针对绝缘子雷电冲击闪络先导发展模型中仍缺少高海拔地区、同塔双回真型塔绝缘子闪络特性的试验数据及其先导发展模型参数的现状,在海拔2100 m的国家工程实验室户外试验场开展了同塔双回真型塔110kV复合与玻璃绝缘子雷电冲击试验。主要研究在1.2/50μs标准雷电冲击及1.0/10μs短尾波冲击下,不同绝缘子的闪络路径、50%冲击放电电压和伏秒特性差异。根据冲击发生器产生的真实电压波形和绝缘子闪络试验结果,基于对不同长度绝缘子先导通道场强特点分析,提出了最优拟合度的高海拔地区真型塔110kV复合和玻璃绝缘子先导发展模型参数。并分析解释了冲击电压波形参数、冲击电压极性以及绝缘子材质对先导发展模型参数k、E0和El的影响。经验证,文中先导发展模型及参数用于高电压等级绝缘子及长空气间隙时有误差,且电压等级越高,误差越大。所得结论可为精确的高海拔地区110k V同塔双回输电线路耐雷水平计算及外绝缘设计提供参考。     

110kV和220kV架空线路并联间隙防雷保护研究

研制了适用于我国110kV、220kV架空输电线路的并联间隙防雷保护装置,用于减小雷击闪络后工频续流电弧对绝缘子和金具的损坏。对该装置的雷电冲击特性和工频电弧燃弧特性进行了试验研究,计算了绝缘子串的电压、电场分布和线路雷击跳闸率,分析了50%雷击放电电压与间隙距离的关系。在此基础上,优化了装置的设计,给出了电极设计尺寸的系列表格,以便工程技术人员可根据绝缘子片数以及线路跳闸率来选择并联间隙的尺寸。     

提高复合绝缘子雷电冲击闪络电压试验研究

阐述了复合绝缘子雷击闪络原理,指出最小电弧距离短是影响复合绝缘子雷电闪络电压的主要因素。在66 kV复合绝缘子低压端增加1~2片传统绝缘子可提高其耐雷水平,并做了大量雷电冲击试验,试验证明该方法行之有效,可以应用到实际运行线路中。     

500kV高海拔紧凑型输电线外绝缘特性及绝缘配合

为了获得德宏—墨江交流500kV单回紧凑型输电线路杆塔间隙的放电特性参数,为工程设计提供依据,针对该工程塔型及金具特点,采用模拟真型杆塔试验研究方法,开展了边相及中相V串导体对杆塔间隙的标准操作冲击、长波前操作冲击(波前500μs、1000μs)和标准雷电冲击电压放电特性试验研究,获得了多条50%放电电压特性曲线及不同波前时间操作冲击放电电压的差异。根据试验及过电压计算结果,推荐海拔2500m、3000m下相地最小绝缘间隙分别取4.2m和4.3m。