侧针对改善特高压交流输电线路雷电屏蔽的实验观测

为探讨避雷线加装水平侧针对改善特高压交流输电线路雷电屏蔽性能的机理,开展了1:10和1:20特高压交流线路缩比模型下雷电屏蔽模拟实验及其放电观测,对实验结果进行了分析,并重点结合放电物理过程探讨了放电击中点的选择性和侧针屏蔽增效的机理。研究发现:下行先导初期发展过程中随机取向与各目的物迎面放电的竞争过程都与放电击中点的选择密切相关,下行放电与迎面放电也是相互作用与影响的;在各种间隙结构下,侧针的长度在大于对应间隙的临界电晕半径时才能起到明显的屏蔽增效作用。     

正极性电压下空间电荷对空气间隙放电击中点的影响

人们对空间电荷对放电过程的影响研究较少,但很多试验现象体现了空间电荷的作用。为了研究空间电荷对放电击中点的影响,建立了试验平台,并用高速摄像机观测了放电现象。正极性直流与雷电冲击联合加压试验与正雷电冲击电压试验,体现了预加直流电压产生的空间电荷对放电击中点的影响;正极性操作冲击电压试验,研究了不同电压幅值下放电击中点的变化。试验结果表明：正极性雷电冲击电压下,预加直流在针电极附近产生的空间电荷对空间电场的畸变作用不显著;在正极性操作冲击电压下,随着电压幅值的增加,空间电荷对针电极头部电场的屏蔽作用有所提高,放电点远离针电极头部的距离加大。     

基于气压及间距变化的微间距放电特性分析*

微间距放电特性是影响设备微型化发展的重要因素之一,为深入探究微间距放电在不同环境下的特性,搭建试验平台,进行了微间距不同气压气体放电及沿聚酰亚胺薄膜(PI)表面放电试验。在1~100 kPa气体放电试验中,发现电极间距大于10 μm时的击穿电压随气压的走势与间距小于10 μm时的走势存在较大差异,主要原因是电极间距小于10 μm时,击穿过程受到离子增强场致发射效应影响。间距大于10 μm时,击穿电压随气压变化的敏感度与电极间距成正相关;而间距小于10 μm时,由于碰撞电离程度较低,其敏感度显著降低,且随着气压的升高而下降。大气压下对比纯气隙与沿PI表面放电,电极间引入PI薄膜后,击穿电压有了一定的降低,相较于纯气隙放电,沿面击穿电压对电极间距的敏感度更低。     

击距系数的实验研究与理论分析

针对经典电气几何模型认为雷电先导对导线、避雷线、大地三者之间击距相等的不合理问题,提出了用击距系数来描述雷电先导对导线与大地击穿强度的差别;依据长间隙放电与雷击放电的相似性,开展了棒-板间隙实验以得到击中目的物概率为50%时雷电先导与地面、导线之间的位置关系。实验结果显示击距系数随线路高度的增加而减小,实验结果修正之后得到击距系数与线路高度之间的关系,并依据电磁场理论的知识推得雷电先导击中地面的临界场强为500kV/m;导线的临界击穿强度随线路高度变化满足一定关系时,计算分析所得的击距系数与实验所得的非常接近。实验所得的击距系数公式可用于线路绕击防雷计算中。     

山火引发输电线路间隙放电机理与击穿特性综述

山火发生时火焰的高温、高电导率、多灰烬等使架空输电线路间隙绝缘强度显著下降,可能引发线路跳闸,且重合闸不成功概率大,易导致线路停运的严重事故。近年来,山火频发给电网的安全稳定运行带来了严峻的挑战。为此,对山火引发输电线路间隙放电机理与击穿特性研究进行了综述,分析了国内外模拟输电线路山火试验平台搭建、试验方法、山火条件下输电线路间隙放电机理,间隙交直流电压击穿特性研究现状。分析表明山火模拟试验平台考虑的影响因素多较为单一;因模拟试验的尺度、植被类型、试验方法等的差异,试验结果差异性及分散性较大;火焰燃烧特性及产物对间隙放电的影响机理研究考虑的影响因素较为单一。对指导山火情况下输电线路跳闸防护具有一定的局限性。建议系统开展山火条件下不同尺度、电极类型间隙交直流击穿特性研究,结合试验数据,开展电场、火焰温度、电导率、灰烬及颗粒等因素对间隙绝缘击穿特性影响的单一和综合作用机理研究。     

GIS设备击穿放电定位技术研究与现场应用

为了解决在进行GIS耐压试验时发生电击穿故障后击穿放电点难以精确定位的问题,对GIS的放电定位方法进行了归纳,并介绍了一种基于超声波检测法的GIS无线击穿定位系统,该系统具有定位效果好、安全可靠、抗干扰性能好、无线通信稳定等诸多优点。通过现场应用,准确定位了多起GIS设备内部击穿故障。     

局部放电对浸渍的聚丙烯薄膜的影响

研究了在球／板电极下局部放电对苄基甲苯浸渍的聚丙薄膜的影响。试验表明，甚至表观电很少的放电都会引起薄膜击穿强度大幅度下降。添加一种环氧化合物到液体介质中，即使提高表观放电电荷和放电频率，也将明显降低薄膜的降解，这可从击穿电压下降较小的特性看出。     

高压固体复合绝缘材料电击穿试验研究

采用针板电极系统,对环氧树脂和玻璃纤维的复合材料进行了电热老化试验、电老化试验以及局部放电起始放电电压试验,分析了这种复合材料的界面微观照片,提出了这种复合材料的击穿放电特性及机理。     

雷电屏蔽性能的模拟试验和分析模型的研究

提出了影响放电击中概率分布规律的主要因素的模拟试验结果，建立了考虑放电分散性的雷电屏蔽性能的一般分析模型；证明了电气几何模型是考虑放电分散性的等值简化模型。所得结果将有助于进一步理解各种雷电屏蔽性能分析模型的物理基础。     

基于可听声的GIL设备交流耐压击穿放电定位研究

为对GIL设备耐压试验时击穿放电点进行准确定位,文中选取110 kV GIS上的一段母线气室,模拟GIL设备开展基于可听声的GIL设备交流耐压击穿放电定位研究,针对GIL设备击穿性放电时可听声信号中的背景噪声,首先综合基于完备总体平均经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和小波阈值算法研究了声信号的去噪方法,并将声音信号中的背景噪声进行去除,然后采用时差法以直达声上升沿为标定时刻进行时延估计,实现放电点的空间定位。测试分析结果表明:所提出的去噪方法能有效抑制GIL击穿性放电时声信号中的噪声干扰,基于可听声的定位方法成功地确定了放电点,定位误差控制在15 cm之内,较好地满足了工程需求。     

超(特)高压输电线路耐雷性能计算方法综述

针对超(特)高压输电线路的反击耐雷性能、绕击耐雷性能特点,比较分析了采用规程法、行波法、蒙特卡洛法、故障树法、电磁暂态程序(electro-magnetic transient program,EMTP)法来计算反击耐雷水平的具体过程、优缺点,以及采用规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、输电线路雷电绕击的先导发展模型法、输电线路绕击概率模型法来计算绕击耐雷水平的具体过程、优缺点,并提出今后超(特)高压输电线路耐雷性能的研究工作应放在雷击线路的传播过程和机理上,寻找更合理的计算模型和方法。     

空间电荷对球头棒-板间隙放电击中点的影响

雷电引起的输电线路事故中因绕击导致的故障所占比例很大,一些学者认为空间电荷的影响是导致屏蔽失效的原因之一。为此,通过试验研究了直流电压下球头棒-板间隙的电晕电流,以此来衡量一定电压下球头周围空间电荷的量;并试验研究了正极性操作冲击下球头棒-板间隙放电击中点的分布规律,且与尖头棒试验结果比较。试验结果和仿真结果表明:与尖头棒相比,球头棒更容易吸引放电;球头棒周围电场畸变不严重,没有形成有效屏蔽层,从而使放电点更容易发生在头部。     

建筑群中低矮建筑的雷击概率及接闪器设计

研究了建筑群中周边建筑结构的存在对中心低矮建筑物雷击率的影响,利用MATLAB仿真了建筑群周围等势面分布剖面图,采用有限差分方法进行编程,把连续的求解区域用有限个离散点构成的网格来代替,将偏微分方程中的偏导函数用差商形式来表示,通过计算有限个网格节点上的函数,得到整个区域上的近似解。通过IEC经验公式验证了MATLAB仿真图形的研究结果,针对雷击率低的中心低矮建筑提出了采用暗敷避雷带(网)与避雷短针相组合的防雷方式。     

超高压输电线路击距系数研究

为了更准确地对超高压线路进行防雷评价和计算,笔者依据长间隙放电与雷击放电的相似性,在实验室中建立击距系数模型,研究击距系数与相关因素的关系。实验结果显示击距系数与雷电流幅值大小并无相关性,但随着线路高度的增加而减小,运用数学分析方法得到击距系数K与杆塔高度h之间满足关系式:K=1.032 3-0.004 1×h。试验结果成功地解释了500 kV天广线某些地段现场屏蔽失效的问题,可以用于超高压输电线路防雷评价和计算。     

超、特高压交流输电线路绕击跳闸率的改进计算方法

根据超、特高压杆塔的结构特点,对传统的电气几何模型（EGM）进行改进,并引入击距修正系数的概念,使得模型更加符合超、特高压杆塔的情况。从几何关系的角度提出了求解电气几何模型最大击距的改进计算方法,并应用该方法计算超、特高压交流输电线路的绕击跳闸率。计算结果表明：所提出的超、特高压交流输电线路绕击跳闸率的改进计算方法比传统计算方法更加准确、可靠。     

区域海拔高度对云地雷闪闪击距离影响的数值研究

主要基于实验室放电通道传输的基本机制,建立了一个闪电通道发展的数值模式,对区域的海拔高度对去地雷闪闪击距离的影响进行了模拟研究,结果表明,随着地面海拔高度的升高,由于地面电场的增强以及连接先导始发门限的降低,闪击距离将显著增大--在海拔高度由0增加到3km时,闪击距离增大约230m,增幅约150%.     

基于长间隙放电研究雷电屏蔽问题的进展

长间隙放电是研究地面物体雷电屏蔽问题的最有效手段之一。首先介绍了国内外在雷电击距、直击雷防护措施的屏蔽性能试验和雷电迎面先导过程研究3个方面所取得的进展,并结合最新开展的长达6 m间隙尺度的放电试验观测,对现阶段上述3个方面研究所存在的问题进行了分析。认为基于雷电击距建立的电气几何模型(electric geometry model,EGM)仅适用于小尺度目标物的雷电屏蔽性能分析,现有的雷电屏蔽模拟试验方法仅能近似模拟不存在雷电迎面先导时的雷击过程,无法完全证明以提前流注发射模型装置为代表的非传统防雷装置具有比传统措施更优越的屏蔽性能。大尺度目标物的雷电屏蔽问题应聚焦于雷电迎面先导过程的研究,建立并完善雷电迎面先导过程的模拟试验方法和物理仿真模型。     

超/特高压输电线路耐雷性能计算方法探讨

防雷电性能是输电线路安全运行的关键。通过对行波法、蒙特卡洛法、故障树法、EMTP法、绕击耐雷水平的规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、雷电绕击的先导发展模型法和输击概率模型等架空线路反击耐雷水平计算方法的归纳比较,分析超/特高压输电线路的反击耐雷性能、绕击耐雷性能,最后对上述诸计算方法评价和展望。     

远距离光缆通信线路的防雷研究

为预防雷电入侵光缆线路并造成危害,从雷电的形成和通信光缆遭遇雷击的机理,得出在电阻率均匀的土壤中雷击点周围会形成一个等电位的半球体,半球体外地电位呈漏斗形下降的结论,且给出了相应的计算公式,并通过典型雷击示例的分析得到验证。结合光缆线路遭遇雷击的规律,提出了对地电位悬浮式接续、消弧线、地下防雷线、架空防雷线等有效的通信光缆线路防雷措施以及工程勘测设计中应该考虑的防雷问题。这些措施在实际应用中有效减少光缆遭遇雷击的几率。