特高压直流极母线避雷器污秽状况下内外部电场分布的仿真研究

由于直流电场对污秽颗粒的吸附作用,使直流避雷器相对于交流避雷器的积污更加严重。且特高压直流极母线避雷器在绝缘外套内部还有3柱并联的电阻片柱,污秽分布对绝缘外套表面电场以及电阻片柱与绝缘外套之间的径向电场的改变,都将会对避雷器的运行状况造成一定的影响。文章结合直流场中污秽的分布特点,建立了特高压直流极母线避雷器污秽状况下的电场仿真模型,对避雷器在整体湿污秽以及出现局部干燥带时的伞裙表面电场和电阻片柱与绝缘外套间的径向电场进行了计算分析,结果表明：避雷器整体污秽会导致绝缘外套表面场强与内部径向场强的增大,但数值较小尚且不会引起电晕及闪络现象;而局部干燥带的出现,则会在伞裙表面和电阻片与绝缘外套间的空气间隙形成局部过高的表面场强和径向场强,导致绝缘外套表面闪络,以及电阻片柱与绝缘外套间的贯穿性放电等现象,严重危害避雷器的安全稳定运行。     

污秽参数对硅橡胶材料放电特性的影响规律

基于人工污秽试验开展了污秽参数对硅橡胶材料放电特性影响规律的研究。首先,基于紫外脉冲原理搭建了放电紫外脉冲检测系统。在此基础上,研究了污秽程度与污秽分布对硅橡胶材料交/直流放电紫外脉冲与闪络特性的影响。结果表明:交/直流条件下,污秽程度越高,相同电压下硅橡胶材料的紫外脉冲数越多,闪络电压越低。硅橡胶材料的污层存在洁净干带时紫外脉冲数更多,更易发生闪络。在交流与直流条件下,洁净干带位置对硅橡胶材料放电特性的影响完全不同,在交流条件下,洁净干带位于高压端和低压端时,紫外脉冲数和闪络电压大致相同,洁净干带位于中间位置时紫外脉冲数最多,闪络电压最低;在直流条件下,洁净干带分别位于低压端、中间位置、高压端时,紫外脉冲数依次减少,闪络电压依次升高。相同电压下,中间单洁净干带样品比中间双洁净干带样品的紫外脉冲数更多,闪络电压更低。在不同污秽程度及污秽分布下,紫外脉冲数与闪络电压均具有较高的一致性,紫外脉冲法可用于检测硅橡胶材料的污秽状态。     

覆冰情况下10kV带间隙氧化锌避雷器工频续流特性研究

搭建了"工频—冲击"联合加压试验平台,模拟外间隙避雷器在交流运行条件下遭受雷击的工况,对盘型和针型两种结构的10kV带间隙避雷器进行了试验研究,获得了不同覆冰程度下的避雷器工频续流闪络特性。试验结果表明在"工频—冲击"联合加压作用下,冲击电弧沿避雷器间隙击穿;在清洁条件下,工频续流电流可以忽略不计,随着覆冰厚度的不断上升,工频续流幅值与持续时间不断增加,且续流电流主要沿续流电弧与避雷器表面流过试品;在30 mm厚度的重度覆冰条件下,两种试品均可以在工频电流过零时有效熄灭续流电弧。     

盐雾条件下加压方法对绝缘子污秽闪络电压的影响

盐雾污秽闪络试验模拟污秽绝缘子在盐雾环境下的闪络,绝缘子周围空间存在大量高导电率雾滴,与蒸汽雾环境有所不同。盐雾环境下,不同加压方式对闪络试验结果的影响与蒸汽雾环境存在一定差别。因此,文中分别采用均匀升压法和恒压升降法对污秽绝缘子在盐雾环境下的污秽闪络进行模拟,得到绝缘子在2种加压方式下变盐密条件下的闪络电压,并比较曲线拟合结果。结果表明:交流人工盐雾污秽闪络试验中,通过均匀升压法得到的闪络电压高于恒压升降法,2种升压方法的闪络电压差值百分比为14%~36%。     

复合绝缘子污闪与冰闪特性及临界闪络电流研究

绝缘子的电气特性是进行输电线路外绝缘设计的关键参数之一,其临界闪络电流对绝缘子的状态评估和闪络预警有着重要的作用。以FXBW-110/100型复合绝缘子为试品,在人工气候室对该绝缘子进行了人工污秽试验和人工覆冰试验。试验结果表明：复合绝缘子污闪和冰闪电压随着绝缘子表面盐密的增加而降低,冰闪和污闪电压与盐密均满足负幂指数关系,覆冰条件下的污秽特征指数与污秽无覆冰状态下的特征指数相差不大,可将覆冰视为一种特殊形式的污秽;在相同污秽条件下覆冰复合绝缘子的闪络电压比未覆冰的闪络电压低,随着覆冰厚度的增加,绝缘子闪络电压进一步降低;复合绝缘子污闪和冰闪的临界闪络电流与盐密满足幂指数关系,污闪和冰闪的临界闪络电流均随着绝缘子表面的盐密的增加而增加,在相同污秽条件下覆冰绝缘子的临界闪络电流比未覆冰的临界闪络电流更大。     

高海拔500 kV交流滤波断路器外绝缘特性

地处高海拔地区的500 kV贵广I回直流输电系统高坡换流站中多次出现交流滤波断路器外绝缘闪络事故。分析了断路器外绝缘闪络的机理,通过人工污秽试验确定了闪络电压变化情况,确认故障是高海拔地区恶劣天气条件下污秽断路器灭弧室外绝缘降低所致,基于试验结果提出了防止断路器污秽闪络的措施。     

低气压下空气间隙电弧对覆冰绝缘子串直流闪络的影响

覆冰绝缘子串在直流闪络过程特别是低气压条件下中易产生空气间隙电弧形成"飘弧"现象,飘弧易桥接覆冰绝缘子串,且空气间隙电弧和冰面电弧具有不同的伏安特性,而传统的覆冰绝缘子串直流闪络模型由冰面电弧和剩余冰层电阻构成,没有考虑空气间隙电弧,在低气压下计算结果与实际情况相差较大。为了解此一现象,首先从理论上分析了飘弧对低气压下覆冰绝缘子串直流闪络电压的影响,建立了考虑和忽略空气间隙电弧的覆冰绝缘子串直流闪络模型,根据理论模型计算了相应的闪络电压,并与试验结果进行了比较分析。试验与理论计算结果表明,飘弧现象随着气压的降低和绝缘子串覆冰及污秽的程度增加而增加,低气压下进行绝缘子串直流闪络建模、预测和特性试验时应考虑空气间隙电弧及其飘弧的影响。     

复合与瓷和玻璃绝缘子直流覆冰闪络特性比较

污秽覆冰环境下绝缘子电气特性是覆冰地区输电线路外绝缘选择的基础,然而国内外针对不同材质绝缘子覆冰闪络特性的对比研究甚少。为此,在人工气候室内模拟覆冰气象条件,采用恒压升降法对3种不同材质绝缘子进行了大量覆冰直流闪络试验研究。分析试验结果得出了目前常用3种绝缘子在覆冰污秽条件下的直流闪络特性,结果表明:严重覆冰条件下,复合绝缘子电弧闪络梯度略高于瓷和玻璃绝缘子,且其污秽特征指数略小;覆冰水电导率和表面污秽对电弧闪络梯度的影响特征指数有明显差异。最后提出了绝缘子串覆冰水电导率及表面污秽共同作用时的直流电弧闪络梯度校正公式。研究结果可为覆冰地区输电线路外绝缘的选择和设计提供参考。     

高海拔 500 kV 输电线路绝缘子污闪特性试验研究

针对500 kV交流输电线路高海拔问题,利用西藏高海拔实验基地人工污秽实验室和北京人工污秽实验室,分别对500 kV输电线路工程用典型绝缘子进行了高海拔真实环境和平原地区下的不同污秽条件的人工污秽实验,得到了典型盐密下的绝缘子串的闪络电压,以及闪络电压与海拔高度之间的关系曲线。     

污秽绝缘子闪络机理研究综述

文章综述了几十年来国内外对污秽绝缘子闪络机理的研究状况,包括电路模型、能量模型、动态模型、交流电弧重燃条件、电场模型以及低气压下的电弧特性等,并根据真型绝缘子串污闪放电过程的拍摄结果,提出了由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成的低气压下绝缘子长串直流放电数学模型,同时对未来绝缘子污秽闪络机理的研究方向进行了展望,指出真型绝缘子长串放电过程、绝缘子剩余污层电阻、低气压下局部电弧特性的测量等是今后研究的重点。     

±500kV直流输电线路用复合外套带串联间隙金属氧化物避雷器的研制

为了提高±500kV直流输电线路的耐雷水平,降低其雷击闪络率,研制开发了±500kV直流线路用复合外套带串联间隙金属氧化物避雷器。通过对该避雷器动作负载和保护原理的研究,提出了其结构性能要求,并设计计算了该避雷器的主要技术参数。研制出了额定电压571kV、8/20μs标称放电电流20kA下残压为1 064kV,正极性雷电冲击50%放电电压为1 830kV的±500kV直流线路避雷器。型式试验结果表明,所研制的±500kV直流线路避雷器电气、机械特性等均达到设计要求,能够有效保护±500kV直流绝缘子串免遭雷击闪络。±500kV直流线路避雷器的成功研制填补了直流输电线路避雷器的技术空白,为该避雷器在±500kV直流输电线路上的推广应用打下了基础。     

支柱瓷绝缘子上下表面不均匀积污交流闪络特性*

支柱绝缘子在气象因素与伞型结构的影响下易累积形成上下表面不均匀污秽,上表面污秽通常较下表面更严重。对支柱瓷绝缘子进行了不同上下表面不均匀污染条件下的人工污秽交流闪络试验,进而讨论了上下表面不均匀污染对闪络电压的影响。研究结果表明,支柱瓷绝缘子的闪络过程与悬垂串绝缘子闪络过程较相似,且飘弧现象很明显;当SDD相同时,随着支柱瓷绝缘子上下表面不均匀度的提高,闪络电压也上升;在相同的不均匀度下,支柱瓷绝缘子的闪络电压随SDD的增加而减小,随着污秽度的增加,支柱瓷绝缘子的闪络电压下降趋缓;支柱瓷绝缘子在上下表面不均匀染污下的闪络电压计算公式可用负幂函数拟合。最后,提出了上下表面不均匀污秽下闪络电压修正方法,计算值与试验值的相对误差在±5%以内。研究结果为支柱瓷绝缘子外绝缘的绝缘配合提供了技术参考。     

负极性直流电压下棒-棒间隙和绝缘子的雾中放电特性

为了深入研究空气间隙和清洁直流绝缘子在雾条件下的放电规律,进一步探讨污秽外绝缘受雾影响的特性,开展了棒-棒空气间隙和清洁绝缘子在雾条件下的负极性直流电压放电特性试验。选取0.5、1.0 m棒-棒空气间隙和6片绝缘子串3种试品,对比分析了其在干、雾条件下的负极性直流闪络电压Uav和闪络电流。随后通过改变试验室内的气压,探索了海拔高度H对棒-棒空气间隙和清洁绝缘子闪络电压的影响。试验结果表明,0.5 m和1 m棒-棒空气间隙在雾条件下的Uav比干条件下的分别高22%和23.6%,雾条件下的气压特征指数n与干条件下的基本相同,0~2 000 m范围内,H每升高1 000 m,Uav降低10%~11%;而绝缘子串的Uav在雾条件下比干条件下低,其雾条件下的n为0.39,小于棒-棒空气间隙的n。研究结果可供直流雾中放电研究和高海拔地区直流输电工程外绝缘设计参考。     

±1100 kV输电线路Y型绝缘子串间隙放电特性及污闪特性分析

Y型绝缘子串通过缩短V型串单肢长度,增加下I串,从而缩短了横担长度,可达到优化塔头尺寸、降低杆塔单基指标的目的。针对特高压直流(UHVDC)输电线路开展了Y型绝缘子串的间隙放电试验及人工污秽试验,包括Y串2种V–I串长比例(8:1和7:2)下不同间隙距离的标准操作冲击电压试验,及3种等值盐密(ESDD)(0.05mg/cm~2、0.08 mg/cm~2、0.15 mg/cm~2)和2种串长(4.37 m、7.7 m)下的人工污秽试验,获得了±1 100 kV直流Y串绝缘子的空气间隙闪络特性和污秽闪络特性。研究结果表明:V–I串长比为8:1时,由于下I串长较短,因此容易产生冲击电压击穿放电,而当V–I串长比为7:2时,放电则较多地出现在屏蔽环对塔身;2种比例下,间隙冲击放电电压及绝缘子污秽闪络电压值相差不大,差别分别为2.8%和5%;直流Y串污耐压值与盐密变化呈幂指数关系,而污耐压值与串长呈线性关系;此外,Y型串与I串、V串试验结果对比表明,各串型间隙放电特性、污秽闪络特性之间无明显差异。研究结果可为±1 100 kV输电线路Y型绝缘子串间隙配置及污秽外绝缘配置提供参考,对我国±1 100 kV直流输电线路实现Y型串的应用和推广具有重要价值。     

直流线路绝缘子冰闪特性研究

叙述了在人工气候室内对不同形式绝缘子进行的覆冰直流闪络特性研究,根据试验结果分析了不同直流绝缘子的闪络特性,并研究分析了人工污秽与自然污秽对冰闪电压的影响.结果表明,不同材质和型式的绝缘子对覆冰直流闪络电压影响不大,随着冰厚增加以及污秽增加,覆冰直流闪络电压都会下将,提出了绝缘子串直流U50%闪络电压与覆冰厚度及污秽的关系表达式,指出自然污秽下绝缘子的冰闪电压高于相同污秽状况下的人工污秽绝缘子.     

110kV隔离开关污秽闪络故障分析

电气一次设备设计选型时应按照安装点污秽等级要求进行外绝缘配置,但在极端恶劣天气条件下也可能会发生污秽闪络事故。结合现场经验,介绍一起由污秽闪络导致的隔离开关三相接地短路故障,阐述故障具体检查过程及原因,提出相应的预防处理建议。     

高海拔、污秽、覆冰环境下超高压线路绝缘子交直流放电特性闪络电压校正研究

根据在人工气候室内对交流160kN级染污瓷质、玻璃及35KV合成绝缘子以及一种形式的直流绝缘子大量的试验研究结果，得出了绝缘子在高海拔，污秽及覆冰条件下不同绝缘子的闪络特性，并分别分析了无覆冰时不同气压，污秽对绝缘子交，直流闪络电压的影响和高海拔污秽地区绝缘子覆冰量的变化对交直流闪络电压的影响；提出了不同海拔高度、污秽程度及覆冰量条件下试验中的各种绝缘子的交、直流闪络电压的初步校正公式及相应的特征指数，本文试验研究结果认为；绝缘子闪络电压随海拔升高，污秽加重和覆冰增加而呈幂函数或指数函数降低，而表征其下降速度的特征指数则与绝缘子型式，电压类别、污秽程度及覆冰量有一定关系。     

110kV复合型放电间隙避雷器的电气性能

为降低110kV架空输电线路雷击跳闸率,基于多短间隙过零熄弧后不重燃的机理,提出一种由多短间隙结构和单个大间隙相串联而成的复合型放电间隙避雷器。该避雷器允许多短间隙被击穿建立电弧通道,在间隙中产生的高气压作用下,电弧被推出短间隙。在工频续流自然过零熄弧后,由于分布到单个短间隙上的最大电压不足以重新燃弧,以确保电弧不发生重燃。该文首先通过工频续流试验考核多短间隙过零熄弧后不重燃的可靠性;进而通过雷电冲击试验、淋雨试验和污秽试验,检验该避雷器的电气性能。试验结果表明复合型放电间隙避雷器具有良好的工频续流遮断能力,且电弧不会发生重燃;具有良好的雷电冲击特性和淋雨特性,适用于重污秽地区。复合型放电间隙避雷器满足110kV输电线路安全运行的要求,并能够在继电保护动作前可靠熄灭电弧使其不发生重燃,可用于110kV输电线路防雷。     

多节氧化锌避雷器在污秽下损坏的概率分析

提出多节瓷套氧化锌避雷器在污秽下的员坏概率概念和计算方法，以葛洲坝500kV氧化锌避雷器损坏事故为例进行计算分析，其结果与实际经验相符，为污秽条件下氧化锌避雷器的设计及应用提供了有效的分析方法，也提出了具体的建议。     

污秽直流绝缘子可视放电和泄漏电流同步监测实时系统的开发

1简介高压直流(HVDC)输电系统户外绝缘的设计,主要取决于运行电压下污秽绝缘子的性能。HVDC输电系统中污秽绝缘子的闪络问题比HVAC更为严重。到目前为止,虽已有一些污秽绝缘子耐受直流电压特性的文章,但是,对直流闪络现象本身还未进行详细的研究。为弄清直流污秽闪络现象,主要要了解一定条件下可能导致最终闪络的局部放电电弧的特性。进行这类研究的基本方法,就是同步拍摄放电电弧和相应的泄漏电流的波形。早期的交流研究中,同时使用了两部照相机,一部用于拍摄放电,一部用于拍摄示波器荧