500kV串补火花间隙设计与试验验证

介绍了500 kV串补系统中广泛应用的火花间隙系统结构及导通原理,通过分析串补火花间隙的使用工况,提出对火花间隙的功能、性能要求,基于这些要求设计了500 kV串补火花间隙中密封间隙和起弧间隙的自放电电压范围、放电电压配合方案。借助高压试验手段,研究了500 kV串补火花间隙中密封间隙、起弧间隙的自放电电压分布,进而对火花间隙进行强制触发试验,试验结果表明本文设计的间隙调节方案可以确保火花间隙动作电压的稳定性、触发性能的可靠性和导通快速性。     

长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究(Ⅰ)—试验研究

长空气间隙在负极性操作冲击电压下具有非线性放电特性。为了研究典型长空气间隙的负极性放电特性,利用7 500 kV冲击电压发生器产生20/2 500μs和80/2 500μs两种负极性操作冲击电压波,开展了间隙距离为1～10 m的棒–棒间隙、棒–板间隙和棒–线间隙的负极性放电特性试验研究,并与其他学者的试验结果进行对比分析。试验结果表明:随着间隙长度的增加,棒–棒间隙、棒–板间隙、棒–线间隙的50%放电电压都趋于饱和,但棒–板间隙的饱和趋势最为明显;当间隙长度为4 m时,棒–板间隙与棒–棒间隙的50%放电电压大小关系发生翻转;间隙的平均击穿场强随着间隙距离的增大而减小。该研究揭示了1～10 m长空气间隙的负极性操作冲击放电特性,加深了对长空气间隙放电特性的认识。     

110、220kV变压器中性点保护用新型复合间隙

为解决目前110、220kV变压器中性点保护用棒-棒间隙电极分体装设时存在距离调节不准、放电电压不稳定等固有缺陷,研制了一种新型复合间隙。根据间隙保护原则确定间隙的技术条件并设计了间隙的结构;通过Ф14-75°和Ф20-45°羊角间隙的工频和雷电冲击放电试验确定了复合间隙采用Ф14-75°羊角电极及其间隙距离。考核羊角间隙和棒间隙耐弧性能的工频电弧试验结果表明:羊角间隙的放电电极在间隙放电后未发生烧蚀现象,保证了放电电压的稳定性,验证了新型复合间隙更适合变压器中性点保护。     

长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究(Ⅱ)-间隙系数

大气环境、电极布置方式和间隙类型等对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性均有不同程度的影响。分别采用20/2 500μs和80/2 500μs两种负极性操作冲击电压波进行放电试验,研究了气象条件、波头时间、下电极高度及导线接地方式等对空气间隙放电特性的影响,并对以棒–板间隙为基准,分析计算棒–棒间隙、棒–线间隙的间隙系数。试验结果显示:湿度对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性试验具有明显的影响;间隙距离大于3 m时,20/2 500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高,间隙距离小于3 m时,80/2 500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高;下电极高度对棒–棒间隙放电特性具有一定的影响;导线接地方式对棒–线间隙的50%负极性操作冲击放电电压具有显著影响。间隙系数随间隙距离呈非线性变化趋势,棒–线间隙对棒–棒间隙的间隙系数随间隙距离增大基本趋于稳定值1.05。     

基于MHD的改进型保护间隙快速熄弧仿真

保护间隙用于防雷保护,虽然结构简单,但其空气间隙往往无法快速将电弧熄灭,进而导致线路的跳闸率升高。针对此问题,提出了在保护间隙旁加装一个拉弧线圈的方法,通过改变间隙的磁场分布,使得电弧所受的电磁力增加,电弧半径变小,从而加快电弧的熄灭。基于COMSOL仿真平台,根据磁流体力学(MHD)理论建立了间隙电弧放电仿真模型。仿真结果表明,改进型保护间隙的电弧偏移量远大于传统保护间隙,电弧最小半径为传统保护间隙的47%。现场实验证明,改进型保护间隙的电弧均能够在5 ms内被熄灭,远小于传统保护间隙熄弧时间,最大只有传统保护间隙熄弧时间的14.1%。     

1000kV输电线路带电作业保护间隙的研究

为研究1000kV交流输电线路带电作业的保护间隙,确定了它的设计原则和电极结构,根据该保护间隙工频击穿、工频耐压、操作冲击放电试验的结果得出了不同海拔高度下1000kV输电线路带电作业保护间隙间隙距离的最大允许值;在11塔窗中模拟带电作业各实际工况,采用升降法对保护间隙与作业间隙的绝缘配合进行了操作冲击放电试验,验证了保护间隙对带电作业间隙的保护性能,并计算了1000kV带保护间隙带电作业的危险率。最后证明加装保护间隙不仅可提高作业的安全性,而且能有效地减小塔头尺寸。     

35kV配电线路绝缘子串与多断点灭弧防雷间隙雷电冲击绝缘配合研究

多断点灭弧防雷间隙能有效降低35 kV配电线路雷击跳闸率,但目前暂无对多断点灭弧防雷间隙和绝缘子的雷电冲击绝缘配合的研究。因此,对35 kV玻璃、复合绝缘子串及不同间隙距离的多断点灭弧防雷间隙进行雷电冲击特性和伏秒特性的实验研究。实验结果表明：多断点灭弧防雷间隙能够在雷击后有效保护绝缘子;有效相同间隙距离下,多断点灭弧防雷间隙的绝缘水平要高于并联间隙;通过实验给出多断点灭弧防雷间隙的有效保护距离。此结论可为安装多断点灭弧防雷间隙的工程提供参考。     

浅谈保护间隙的利弊与应用

紧凑型线路由于塔头尺寸较小,安全距离和组合间隙距离不够,给带电作业造成困难。对500 k V紧凑型线路加装保护间隙的带电作业方式进行了探讨,首先介绍了保护间隙的结构和特性,然后根据一系列的试验和保护间隙动作后的可靠性分析结果,得出结论:挂保护间隙后使紧凑型线路等无法满足最小安全距离和组合间隙距离的线路能够开展带电作业;但在最小安全距离和组合间隙距离能够满足要求的线路上带电作业时,可以不挂保护间隙。     

河池串补装置火花间隙系统自触发原因分析

针对河池串补MOV在人工单相接地试验中火花间隙系自触发启动现象,基于河池串补火花间隙的工作原理,对串补装置火花间隙自触发进行分析和检测验证：人工单相接地试验与仿真计算表明串补电压VD测量装置可能存在较大误差,火花间隙自触发电压明显低于整定值,进一步对火花间隙进行检测,结果显示均压电容参数的变化使得火花间隙的自触发电压降低,从而导致了火花间隙的自触发。建议定期检测已投运串补装置的火花间隙参数,确保火花间隙正确动作。     

串联补偿电容装置火花间隙自触发原因分析

分析查找＂4·10＂多个串联补偿电容装置火花间隙自触发原因。通过对XLSK-20PL强制触发型火花间隙装置进行触发间隙自放电电压测试、均压电容参数测试和火花间隙击穿特性测试,发现石墨电极表面存在鸟粪等污物是火花间隙自触发的根本原因。火花间隙击穿特性测试结果显示,当石墨电极表面有尖端、水珠或污秽物等时,火花间隙的主间隙击穿电压分散性很大,交流击穿电压最低约为正常值的65.0%。提出了加强火花间隙运行维护等改进措施。     

高压输电线路用复合绝缘子内部间隙电场分析

复合绝缘子芯棒与绝缘护套之间出现空气或液体间隙时,间隙周围电场会发生畸变,高场强区域将会出现局部放电,造成复合绝缘子的耐老化性能、机械性能降低。为了精确评估间隙存在对电场分布的影响,以FXBW4-110/100型号的输电线路用复合绝缘子为例,基于ANSYS仿真软件建立复合绝缘子三维有限元模型,分析存在空气或液体间隙时复合绝缘子内部电场的强度,研究间隙尺寸、位置对电场强度分布的影响规律。研究结果表明,空气或液体间隙处电场强度均会增大,液体间隙长度足够大时间隙周围电场强度会超过空气击穿场强,引起局部放电;间隙长度越大或距离导线侧越近,间隙内场强越大,对绝缘子造成的破坏也会越严重。     

带电作业保护间隙的放电特性研究

研究了带电作业用保护间隙的放电特性 ,通过保护间隙与作业间隙放电特性的配合试验 ,证明加装保护间隙可提高作业的安全性 ,有效地减小塔头尺寸     

可控避雷器的触发型间隙方案研究

可控避雷器技术可以深度限制电力系统操作过电压,而该技术实用化的关键是其控制元件的简单可靠。为此提出一种新的触发型间隙作为控制元件,该间隙无需外部触发信号和能量,仅利用避雷器自身动作电流实现触发导通。以限制特高压交流合空线过电压为典型应用,可控比取10%,首先确定间隙参数并建立间隙模型,通过仿真分析研究间隙方案的限压效果及触发特性,然后提出间隙结构并设计原理样机,通过样机试验验证间隙触发功能及模型的正确性,最后综合仿真和试验结果,确定间隙方案可行性。研究结果表明:提出的触发型间隙能够在0.87倍额定电压下可靠触发导通,典型触发时延为33～333μs,且过电压波前越陡时延越短。间隙特性满足应用要求,该间隙方案用于可控避雷器具有技术可行性。     

用于110kV变压器中性点的新型棒-板-棒组合保护间隙

针对110 kV变压器中性点棒-棒间隙与金属氧化物避雷器并联的保护方式中,间隙与避雷器配合困难而产生的间隙"误动"和"拒动"问题,提出了一种新型的棒-板-棒保护间隙,并通过工频放电试验与雷电冲击放电试验比较棒-板-棒间隙和棒-棒间隙。试验结果表明:在相同试验条件下,与棒-棒间隙相比,棒-板-棒间隙工频放电电压的平均值降低了8.03%,雷电冲击放电电压的平均值提高了16.39%;相比110 mm棒-棒间隙,有同样工频放电电压的125 mm棒-板-棒间隙的雷电冲击放电电压提高了28.91%。因此新型棒-板-棒间隙能够更好地和避雷器进行绝缘配合,且具有可靠的机械性能。     

长空气间隙放电特性研究综述

为获得长空气间隙在不同间隙距离、不同电压类型、不同电极结构下的放电规律,介绍了国内外长空气间隙放电特性研究的代表性成果,分析了棒-板和棒-棒间隙在不同间隙距离、不同冲击电压波前时间下的放电特性,给出了典型的放电特性曲线。对美国、日本和中国开展的输变电杆塔间隙试验结果进行了分析,介绍了线路和变电站相-地和导线相间空气间隙试验结果,对比了不同塔型结构条件和波形条件的影响。研究表明随间隙距离的增大,棒板间隙临界放电电压对应的波前时间逐渐增大;塔宽对杆塔间隙操作冲击下的放电电压有明显的影响;随着操作冲击电压的升高,海拔对操作冲击放电电压降低的作用减小。该综述是对目前国际上典型间隙和输变电间隙放电特性研究成果的总体分析,可为绝缘设计提供依据。     

棒-棒间隙操作冲击放电过程的试验观测

为揭示操作冲击作用下的棒-棒间隙放电过程,采用CCD高速摄影仪开展了2～10.5m间隙尺度正极性及1～4.5m间隙尺度负极性棒-棒间隙放电观测试验,根据观测结果总结了正、负极性棒-棒间隙放电发展过程,并获取了放电发展过程中跃变尺度、放电发展速度等特征参数随间隙尺度以及放电发展过程的变化规律。在正极性棒-棒间隙击穿过程中,正极性下行先导起主导作用;在负极性棒-棒间隙击穿过程中,梯级发展的负极性下行先导起主导作用;随着放电间隙尺度的增加,起主导作用的放电过程发展尺度占间隙的比例逐渐增加;跃变阶段的正、负极性先导发展速度均随先导的伸长而逐渐增加;负极性棒-棒间隙放电的跃变阶段可观测到空间先导的发展过程。试验观测研究进一步揭示了棒-棒间隙放电发展过程,可为棒-棒间隙放电物理过程研究提供参考。     

输电线路地线直流融冰绝缘间隙的研究及应用

文章从空气间隙理论取值、放电间隙的高海拔修正、对间隙放电试验的分析、覆冰条件下直流放电间隙等多方面探讨了云南昭通电网采用直流融冰工程时地线绝缘间隙的选择,认为本工程中当融冰电压为20kV和35kV时,最后间隙取值为120mm和150mm是合理的。     

500kV串补装置火花间隙放电特性试验研究

为解决500 k V串补装置火花间隙自触发问题,分析了火花间隙系统的构成及工作原理,针对主间隙的放电分散性设计了试验回路及方案,并利用某串补站退出运行的火花间隙,测量了不同间隙距离下的击穿电压,以及固定间隙距离下不同污秽的击穿电压。结果表明,火花间隙击穿电压分散性较大,交流击穿电压峰值分散区间为±7 k V;电极上存在污秽物时,间隙的击穿电压最低约降至洁净电极理论击穿电压值的65.0%。     

基于雷电冲击特性的同塔多回输电线路并联间隙配置

由于同塔多回输电线路相导线数量多,并联间隙配置方式复杂且不同配置方式下的耐雷性能各异。结合广州供电局同塔双回及同塔三回输电线路,基于对实际运行绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及耐雷性能的分析,提出了同塔多回线路防雷性能最优的并联间隙配置方案,并研究了并联间隙防雷保护的有效性。结果表明,绝缘子串并联间隙雷电冲击50%放电电压为无间隙绝缘子串的80%左右,前者伏秒特性曲线在后者下方,并联间隙与绝缘子串可以形成良好绝缘配合;试验冲击闪络电弧均可疏导至间隙空气中燃烧,并联间隙有效保护了绝缘子串;同塔多回线路通过并联间隙形成回路间差绝缘,能够有效降低多回同跳概率。     

叶顶间隙对螺旋混流式喷水推进泵内流及推进特性的影响

喷水推进泵是舰船泵喷推进系统的核心部件，喷水推进泵在工作过程中，叶顶间隙处所产生的泄漏流会严重影响混流泵的工作性能。为了探讨叶轮叶顶间隙对喷水推进泵推进特性的影响，本文定义了叶顶间隙系数τ,设计了六种不同叶顶间隙系数模型并使用Ansys进行仿真分析，最终得到叶顶间隙对于喷水推进泵内流以及推进特性的影响规律。结果表明：随着叶顶间隙系数的增大，叶顶间隙处泄漏流逐渐增加，泄漏涡影响范围变大，轴向推力随着叶顶间隙系数的增大呈负指数下降，叶顶间隙处泄漏量随指数上升，喷水推进泵内流损失增加，推进效率持续减小，并且在大流量工况下叶顶间隙对喷水推进泵推进特性影响最大，在设计的六套模型中，叶顶间隙系数为0.08,叶顶间隙为0.16mm时效率最高。通过本文的研究可以发现，叶顶间隙对于喷水推进泵内流以及推进特性影响较大，在设计时应尽量减小叶顶间隙。