特高压直流V型复合绝缘子串悬挂点伸入塔身应用研究

针对±800 kV特高压直流输电线路V型复合绝缘子串挂点伸入塔身后可能带来的各种技术问题,开展了±800 kV直流线路V型复合绝缘子串挂点伸入塔身后的电场计算及均压特性、塔头空气间隙冲击放电特性和带电作业分析研究。研究结果表明:V型复合绝缘子串悬挂点伸入塔身2.0 m范围内,各均压环和复合绝缘子串表面最大电场强度均满足场强控制要求,V型串伸入塔身的布置方式对塔头空气间隙的冲击放电特性影响不明显,带电作业人员进出高电场区域可选择从导线下方向上吊入高电位区的方式,即±800 kV特高压直流输电线路采用V型复合绝缘子串挂点伸入塔身的方案可行。研究成果为后续特高压直流线路的设计和建设提供了有力的技术支撑。     

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。     

±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。     

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。     

500kV线路绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其结构优化

为提高500 k V线路绝缘子串并联间隙防雷的科学有效性,试制了500 k V线路5组不同结构参数绝缘子串并联间隙试品,在国网特高压交流试验基地对5组并联间隙试品的雷电冲击50%放电电压、伏秒特性及并联间隙疏导电弧有效性进行了研究,并分析了5组并联间隙试品电极和绝缘子串两端护套表面电场强度的最大值。结果表明:5组并联间隙试品雷电冲击50%放电电压及伏秒特性均能与绝缘子串形成良好绝缘配合;当绝缘子串高压、低压端并联间隙电极端部距绝缘子串中心线的横向伸出长度均为700 mm时,间隙雷电冲击失效起始电压最高,有效接闪导弧性能最好;五组绝缘子串并联间隙试品电极表面电场最大值均26 k V/cm,绝缘子串两端护套表面电场最大值均6 k V/cm,满足相关规程要求。因此,推荐500 k V线路绝缘子串高压、低压端并联间隙横向伸出长度均为700 mm为其优化的结构参数。     

特高压直流线路复合绝缘子悬挂方式对其冲击闪络特性的影响

V串绝缘子在输电线路中得到了广泛应用,但其与I串绝缘子的冲击闪络特性差异尚不明确。为此,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室开展了V串和I串悬挂方式的±800 k V复合绝缘子在操作冲击和雷电冲击作用下的放电试验,并通过有限元仿真软件对2种悬挂方式下复合绝缘子附近的电场分布进行仿真分析。结果表明:当有效绝缘距离相同时,正极性冲击电压下的V串绝缘子50%冲击放电电压低于I串绝缘子,而负极性冲击电压下的V串绝缘子50%冲击放电电压高于I串绝缘子;V串缘子下均压环与横担间的空气间隙的电场分布更接近棒–板间隙,而I串绝缘子2个均压环间的空气间隙的电场分布更接近棒–棒间隙。因此,I串和V串绝缘子间冲击闪络特性的差异是由于电极结构的极性效应引起的。     

特高压直流分段式复合绝缘子应用研究

800 kV特高压直流输电线路杆塔可能采用分段复合绝缘子,针对采用分段式复合绝缘子可能带来的各种技术问题,开展了800 kV直流线路V型分段式复合绝缘子串电场计算及均压特性、塔头空气间隙操作冲击放电特性和电晕特性试验等方面的研究。研究结果表明,V型分段式复合绝缘子串中间连接金具配置小均压环后,能有效改善中间金具端部的电场强度;操作冲击试验与单边采用单支绝缘子组成的的V型串塔头间隙没有明显差别,但放电路径会受到影响;中间金具在1 050 kV电压下均无电晕产生。根据研究结果,若特高压直流工程使用V型分段复合绝缘子,高、低压侧均压环配置仍可沿用特高压直流V型整支复合绝缘子的均压环配置方案,推荐直流分段式复合绝缘子的中间连接部位分别安装小均压环,以避免电弧对复合绝缘子端部压接区的影响。研究成果为后续特高压直流工程的设计和绝缘子选型提供技术依据。     

±500 kV直流复合绝缘子的电位分布特性

为研究±500 kV直流复合绝缘子的电位分布特性,采用动电容测量法,运用直流线路绝缘子串电位分布测量表,选用FXBZ-±500/300型棒形悬式复合绝缘子作为试品,对比了±500 kV高压直流输电线路工程双悬垂串、双V形串复合绝缘子与单串绝缘子的电位分布特性,发现±500 kV直流双联复合绝缘子串因具有邻近效应而使得其高压端部的分布电压较单串而言要高。根据不同罩入深度、不同组装方式下的均压装置对双联复合绝缘子电位分布特性的影响,给出了双联直流复合绝缘子均压装置合理的结构尺寸和安装形式,可指导电力系统正确选用复合绝缘子均压装置。     

±1100kV耐张串双人带电作业安全距离试验和电场分布特性

1100kV特高压直流线路耐张绝缘子串多采用大吨位悬式瓷或玻璃绝缘子,其单片重量有些超过30kg,单人作业困难,需要双人进行带电更换作业。而保证双人带电作业安全的关键问题是需要选择合适的到达作业位置的方式,实现两人之间电位转移。该文根据±1100kV昌吉–古泉特高压线路耐张串的实际情况,开展±1100kV耐张串双人带电作业组合间隙试验。建立±1100kV耐张塔耐张串双人带电作业电场计算模型,仿真分析双人沿耐张串进出作业位置的过程和双人更换绝缘子的不同作业工况的绝缘子串、带电作业人员的电场分布特性,提出±1100kV输电线路耐张绝缘子串双人同时带电作业应需满足的最小安全距离。仿真结果显示,为方便实现作业人员之间的电位转移,推荐两名人员在更换耐张绝缘子时分别坐在不同绝缘子串上。研究结果可为±1100kV特高压直流双人更换大吨位单片耐张绝缘子提供依据。     

高海拔地区220 kV输电线路带电作业安全距离技术研究

为了给高海拔地区220 kV线路的带电检修和维护工作提供技术依据,保证线路带电作业的安全开展,针对高海拔地区220 kV输电线路带电作业安全距离,分别在西藏羊八井(海拔4300 m)、青海乌兰(海拔3000 m)、青海硝湾(海拔2200 m)的试验场地进行了220 kV输电线路实际尺寸杆塔不同作业位置的操作冲击放电特性试验,得到了不同工况下的操作冲击放电特性曲线。根据以上试验结果和低海拔地区220 kV输电线路带电作业已有的研究成果,结合常用海拔校正方法,通过危险率的计算,推荐了海拔3000~5500 m范围内220 kV输电线路带电作业所需的最小安全距离及最小组合间隙距离。研究结果可为220 kV输电线路的工程设计和带电作业提供技术依据。     

基于脉冲电流法的合成绝缘子在线检测系统

为提高电力系统运行的安全可靠性,介绍了脉冲电流法在线检测合成绝缘子的基本原理、检测系统的组成以及具体实现。利用建立起的脉冲电流检测系统,在实验室采用加高电压模拟老化的方法研究了两个不同状况的FXBW4-35/70型合成绝缘子的局放脉冲电流特性。实验结果表明合成绝缘子局放脉冲主要出现在60°~120°和230°~300°的工频相位上,且脉冲电流的幅值、脉冲个数和产生相位的范围都随着电压的增高而增大。对湖南局部分实际运行线路绝缘子的现场检测结果与合成绝缘子投入运行时间相符合,所研制开发的这套在线检测系统具有较好的测试性能,能够满足地面检测合成绝缘子脉冲电流特性的要求。     

覆冰XP-160型绝缘子串的操作冲击闪络特性

目前对操作冲击电压作用下的覆冰绝缘子电气特性的研究较少。文章在人工气候室内进行了模拟覆冰试验,研究了普通悬式覆冰瓷绝缘子的操作冲击特性。结果表明：覆冰将导致绝缘子的操作冲击特性下降,且随着覆冰量、覆冰水电导率的增加,50%放电电压下降且50%放电电压降低的百分比有明显的饱和趋势,击穿时间几乎发生在波尾和波峰附近。根据试验结果,文章还得到了50%放电电压与覆冰量、覆冰水电导率分别满足负指数幂函数关系的结论。     

硅橡胶复合绝缘子运行寿命的试验研究

为评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全寿命,提高供电可靠性,从上海电网中实际运行的线路上,选取运行年限>10a的110kV硅橡胶复合绝缘子作为试验研究样品绝缘子,通过对其表面特性及工频和冲击电压的试验研究,并辅助硅橡胶材料的微观试验,分析和探讨硅橡胶复合绝缘子运行寿命特性、电气和机械性能的综合因子老化规律,评估运行中硅橡胶复合绝缘子安全运行状态。研究结果表明:在硅橡胶材料表面特性正常的情况下,其工频和冲击电压试验的干、湿闪电压较接近并与外绝缘结构有关;当硅橡胶材料表面特性老化时,其干、湿闪络电压出现差值,表现出与材料表面特性有关。     

高压输电线路复合绝缘子发热机理的研究

为了检测复合绝缘子的绝缘缺陷,有效防范复合绝缘子的贯穿性击穿事故和脆断事故的发生,在分析复合绝缘子发热机理的基础上,通过在实验室拍摄有模拟缺陷和来自现场的有真实缺陷的复合绝缘子的热像图,研究了复合绝缘子内部局部放电、渗入缺陷的水分的介质损耗、护套严重老化绝缘电阻下降的电阻损耗等引起的发热现象及其规律。研究表明,这3种发热现象具有代表性,输电线路中复合绝缘子的发热机理以第3种为主。     

220kV复合绝缘子机电性能试验研究

复合绝缘子的电气及机械性能是复合绝缘子能够长期可靠运行的保证。笔者抽取了11支在东北地区挂网运行不同时间的220 kV复合绝缘子,利用工频试验变压器、冲击电压发生器和机械拉力机分别进行了自然污秽闪络、人工污秽闪络、50%雷电冲击闪络、50%机械负荷耐受和机械破坏负荷等性能测试。结果表明:复合绝缘子的电气性能仍然处于较高水平,污闪电压和雷电冲击闪络电压与运行时间没有明显关系,与绝缘子结构高度成正比关系,早期楔式结构的复合绝缘子机械性能下降明显,且160 kN吨位复合绝缘子机械强度降至额定负荷以下,建议有关部门密切关注复合绝缘子机械性能的下降,采用定期抽检的方法避免事故的发生。     

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。     

带电更换±800kV楚穗线绝缘子力的计算及工具选择

超(特)高压输电线路由于导线截面大、分裂数多、档距长,导线的重量和张力大,使得在超(特)高压输电线路上进行带电更换耐张绝缘子或直线绝缘子棒作业难度较大。针对楚穗±800 kV线路耐张双串单片绝缘子或直线复合绝缘子棒的带电更换作业,给出一种简易的力的计算方法,并据此选择适合的工具吨位。该方法简单、实用,适合现场人员使用。     

不同运行年限的复合绝缘子电气和机械性能

为研究运行年份不等的66kV复合绝缘子的电气和机械性能,抽取了已运行不同年份的19支复合绝缘子,利用工频试验变压器、冲击电压发生器和复合绝缘子拉力机对其进行自然污秽工频闪络试验、人工污秽工频闪络试验、50%雷电冲击闪络试验、50%机械负荷耐受试验、机械破坏负荷试验。结果表明:其电气性能仍然较好,污闪和雷击闪络电压随着绝缘子结构高度增大而增大,与运行时间无关;机械性能具有一定分散性,早期楔式结构的复合绝缘子的机械性能有所下降。建议有关部门加强对早期复合绝缘子的机械性能的检测。     

基于防鸟的架空输电线路复合绝缘子均压环多因素选型研究

110 kV架空输电线路多采用复合绝缘子进行绝缘支撑,为均匀复合绝缘子表面电场,会在其高压侧或低压侧安装均压环。不同型式、不同安装方式的均压环对复合绝缘子表面电场的影响不同。为获得以降低鸟粪闪络概率为目标的复合绝缘子均压环最优参数组合及安装策略,通过搭建三维仿真模型及真型试验平台,采用仿真和试验方法开展110 kV架空输电线路复合绝缘子均压环多因素选型研究。结果可为110 kV架空输电线路复合绝缘子均压环的安装、运维提供依据。