高海拔直流外绝缘试验研究

高海拔直流外绝缘问题一直是制约高海拔地区超特高压直流输电工程设计的技术难题。为此,依托昆明特高压实验室在实际高海拔条件下,对特高压直流输电工程外绝缘特性进行了系统研究。研究了±800 k V全尺寸悬式和支柱绝缘子直流污闪特性,以及典型电极和±800 k V直流线路塔头空气间隙放电特性。结果表明,在高海拔条件下,随着线路悬式复合绝缘子和换流站支柱绝缘子串长的增加,其50%污秽耐受电压均成线性增加关系;随着典型长空气间隙和±800 k V直流线路塔头间隙距离的增大,其50%雷电冲击和直流放电电压均成线性增加。该研究成果已应用于高海拔特高压直流输电工程外绝缘的设计和复合绝缘子产品的开发,并取得了良好的社会和经济效益。     

高海拔地区大吨位绝缘子直流污闪特性研究

为了研究实际高海拔条件下大吨位瓷和玻璃绝缘子染污放电特性,给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘设计提供参考,在实际海拔1970 m条件下,利用±250 kV直流污秽试验电压,采用恒压升降法,对大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性进行了详细研究。试验结果表明:大吨位瓷和玻璃绝缘子的直流污闪特性相差不大;盐的种类、灰密大小及污秽分布情况对大吨位瓷绝缘子直流污闪特性影响较大;伞形对绝缘子表面电弧发展特性影响较大,使得不同伞形绝缘子的直流污闪电压差别较大。因此,在高海拔地区特高压线路外绝缘选型和设计中要充分考虑这些因素的影响。     

特高压直流输电线路外绝缘设计和绝缘子选型

污秽外绝缘问题是我国直流特高压输电工程建设中最关键的技术问题之一。瓷和玻璃绝缘子已经不能满足我国特高压直流输电工程外绝缘的要求,复合绝缘子是解决该问题的必然选择。目前国内外虽然对复合绝缘子的直流污闪特性进行大量的研究,但对其人工污秽试验方法及输电线路绝缘子选型等外绝缘设计的一系列基础问题尚没有解决。为此提出了特高压直流输电线路外绝缘设计和复合绝缘子选型需要开展的研究,并对比了3种不同材料绝缘子的直流污闪特性,最后详细的论述了复合绝缘子伞裙结构的优化设计。     

高海拔地区±800kV复合支柱绝缘子直流污闪特性

为给特高压直流变电外绝缘设计提供试验依据,在实际海拔1970m条件下对4种复合支柱绝缘子和2种瓷支柱绝缘子进行了恒压升降法直流污闪试验,研究了高海拔条件下盐密、灰密以及绝缘子材质和几何形状等因素对其直流污闪特性的影响。结果表明,污闪电压随盐密、灰密的增大而下降,并分别符合幂函数关系;盐密与灰密对污闪电压的影响相互独立;用最小二乘法可以得到给定结构绝缘子的直流污闪电压计算公式。比较不同绝缘子的污闪特性表明,复合支柱绝缘子直流污闪特性优于瓷支柱绝缘子,单位绝缘高度直流污闪电压随芯棒直径增加而减小。以上结果可为我国高海拔地区直流输电外绝缘配置的选择和设计提供参考。     

我国±800 kV特高压直流输电线路外绝缘面临的问题

我国已规划了多条±800kV特高压直流输电线路的建设,由于没有设计和运行经验,污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔下的外绝缘选择将是其面临的关键技术之一。作者以国内外现有研究成果为基础,阐述了我国特高压直流输电线路外绝缘选择的特殊性,污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔等对特高压直流绝缘子放电特性的影响,高海拔下长空气间隙的放电特性。指出污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔是影响特高压直流输电线路绝缘子、空气间隙电气特性和外绝缘选择的重要因素,提出在应用现有方法进行特高压直流外绝缘选择时必须考虑污秽、覆冰(雪)、酸雨(雾)和高海拔的影响并加以修正。     

高海拔特高压线路绝缘子的直流污闪特性

为给高海拔地区特高压直流输电线路设计提供依据,在特高压工程技术（昆明）国家工程实验室（海拔2 100 m）进行了特高压直流输电线路绝缘子直流污闪特性的研究。选择瓷、玻璃和复合绝缘子作为研究对象,通过比较这三类绝缘子直流污闪特性得出如下结论：复合绝缘子的直流污闪电压明显高于瓷和玻璃绝缘子,采用复合绝缘子可以达到有效地缩短特高压输电线路绝缘子长度和节约建设成本的目的。     

高海拔地区直流输电线路外绝缘特性研究

为给高海拔地区特高压直流输电线路绝缘子的选择及外绝缘的设计提供参考,在实际高海拔条件下采用恒压升降法详细研究了瓷、玻璃和复合绝缘子的直流污闪特性,其内容主要包括:不同悬挂方式和污秽分布情况对瓷绝缘子污闪特性的影响;2种大吨位玻璃绝缘子直流污闪特性的对比及550 kN玻璃绝缘子V串与I串污闪电压的比较;比较3类绝缘子直流污闪特性。试验结果表明:悬挂方式及污秽分布情况对瓷和玻璃绝缘子有较大影响;复合绝缘子的直流污闪特性明显优于瓷和玻璃绝缘子;爬电距离不是决定复合绝缘子直流污闪电压的唯一因素,合理优化复合绝缘子的伞裙结构可有效提高其单位绝缘高度的直流污闪电压。     

高海拔地区直流特高压大尺寸复合外绝缘污闪特性研究

在实际高海拔条件下,通过大量的人工污秽试验分别对大尺寸的特高压直流悬式复合绝缘子以及±800kV支柱复合绝缘子的直流污闪特性进行了研究,获得了两种特高压直流绝缘子的污闪特性曲线,人工污秽试验涉及的加压方式包括均匀升压法和恒压升降法。试验研究结果表明:利用均匀升压法所得悬式复合绝缘子的直流污闪电压普遍高于利用恒压升降法得到的结果;恒压升降法试验中支柱复合绝缘子的最大泄漏电流随着污秽度的增大而逐渐增大、达到最大泄漏电流的时长随污秽度的增加而逐渐缩短;通过紫外成像仪对大尺寸支柱复合绝缘子染污沿面放电过程的观测表明顶端一节绝缘子的局部放电最为严重;支柱复合绝缘子的直流污闪电压与串长符合良好的线性关系,而安装离地高度对支柱复合绝缘子的直流污闪电压影响不大。本文的工作丰富了高海拔地区直流特高压绝缘子外绝缘特性的研究,其结果可为高海拔地区特高压直流输电工程的建设、运行和维护提供理论与试验依据。     

±800 kV直流线路杆塔塔头空气间隙的直流叠加操作冲击放电特性

国内外的文献资料表明空气间隙的放电特性在纯操作波和直流预电压情况下有很大的差别,这对高压输电线路塔头空气间隙的选择可能会有影响,因此在我国直流特高压杆塔空气间隙设计中需要对导线上直流预电压的影响进行研究。通过真型尺寸模拟塔头空气间隙放电试验,研究了特高压线路杆塔空气间隙在直流预电压叠加操作冲击下的放电特性,得到了叠加电压的试验数据。通过与纯操作冲击放电特性的比较,发现叠加电压情况下杆塔空气间隙的放电电压比纯操作冲击情况下高2%~4%,因此从安全的角度考虑,在特高压杆塔空气间隙设计中,采用纯操作冲击电压试验数据是可行的。     

换流站支柱绝缘子在高海拔地区的污秽外绝缘特性

支柱绝缘子作为换流站必不可少的绝缘配件,研究其外绝缘性能有重要意义。为此,总结了国内外关于换流站支柱绝缘子的污秽外绝缘特性研究工作,并结合我国特高压直流输电工程面临的特有技术问题,在实际高海拔地区对特高压直流全尺寸支柱绝缘子试品进行了人工污秽试验研究。试验分别得到了瓷和复合2种材质的换流站支柱绝缘子在不同污秽度条件下的50%污耐受电压曲线,并与相同污秽度条件下的污雨闪电压进行了对比,最后将该试验结果与不同单位的研究成果进行了比较。研究表明:直径及伞形结构对支柱瓷绝缘子的污闪特性有明显影响;支柱绝缘子的污闪电压与串长近似呈线性关系;支柱绝缘子的污雨闪电压高于其相同污秽条件下的污闪电压,因此支柱绝缘子的外绝缘设计应以污闪电压为主。     

低气压下复合绝缘子长串直流污闪特性

由于复合绝缘子具有的耐污性能好的优越性,我国正在建设的云广±800kV直流特高压线路也将采用复合绝缘子。为研究绝缘子面临的污秽和高海拔的综合影响,利用大型多功能人工气候室试验研究了低气压下复合绝缘子直流污秽闪络特性,结果表明:用升压法获得的复合绝缘子闪络电压比用升降法获得的50%耐受电压约高7%;复合绝缘子闪络电压与长度基本呈线性关系;气压对复合绝缘子直流污秽闪络电压的影响程度指数为0.6～0.8且受污秽度的影响;在盐密为0.05mg/cm2时,±800kV直流特高压线路所需复合绝缘子长度的基本配置应≥8.2m。     

1000kV交流输变电工程设备的外绝缘特性

针对晋东南—荆门百万伏级交流输变电示范工程,研究了交流输变电设备空气间隙的工频、操作和雷电冲击电压放电特性,典型分裂耐热扩径软导(母)线及分裂导线、管型母线基于不同空气间隙的工频、操作及雷电冲击电压特性及高海拔对绝缘子污耐压的影响。通过这些真型试验研究,获得了我国特高压技术研究的基础试验数据,其研究成果可为特高压工程建设提供设计参考依据。     

±800 kV长串绝缘子污闪特性及绝缘子选择研究

对±800 kV直流输电线路上可能用到的几种典型大吨位绝缘子的污闪特性进行了系统的人工污秽试验研究。针对线路中可能用到的V型串及双I串并联结构,通过试验分析了它们对绝缘子串污闪电压的影响。结果表明,大吨位绝缘子的直流污闪电压与串长之间仍存在较好的线性关系,V型绝缘子串的污闪特性与I型串基本一致,可以直接使用I型串的试验结果,但并联绝缘子串间距对绝缘子串污闪特性存在显著影响,且串长不同时,并联绝缘子串间距对其污闪电压的影响效果不同。基于上述试验结果,并考虑了现场等值盐密与试验盐密的校正关系,给出了±800 kV特高压直流输电工程外绝缘参数计算和线路绝缘子选型的方法。     

高海拔现场与人工气候室下绝缘子交流污闪特性的比较

高海拔下污秽绝缘子串电气性能将降低,国内外在高海拔现场和人工气候室对高海拔地区污秽绝缘子闪络特性开展了大量研究,但人工模拟试验结果与自然环境的试验结果等价性的问题罕见报道,分别在不同海拔的高海拔现场和人工气候室开展了不同型式绝缘子交流污闪特性对比试验研究,试验结果表明:蒸汽雾法下绝缘子交流污闪电压比湿污法下的高;随着海拔的增加,绝缘子串交流污闪电压将降低,其气压影响特征指数与绝缘子型式、盐密等有关;人工模拟试验结果与自然环境的试验结果具有等价性关系的研究结果可为高海拔地区输电线路外绝缘的选择和设计提供参考。     

低气压下特高压直流污秽复合绝缘子覆冰闪络特性

复合绝缘子耐污性能好,我国在建的云广±800 kV直流特高压线路将采用复合绝缘子,但该线路面临覆冰和高海 拔的影响。该文在人工气候室模拟高海拔的低气压研究了2种不同伞型结构的染污复合绝缘子直流冰闪特性。结果表明：特高压直流复合绝缘子冰闪电压随冰厚和污秽程度增加均呈幂函数规律下降,2种绝缘子冰厚影响特征指数分别为0.246、0.212,污秽影响特征指数则分别为0.174 2、0.178 4。而冰闪电压与高海拔低气压之间满足幂函数关系,其气压影响特征指数与绝缘子型式、覆冰状态和覆冰量、污秽程度等有关。在中等覆冰条件下,五三型结构复合绝缘子具有较好的覆冰电气性能。在严重覆冰条件下,复合绝缘子伞裙结构对直流冰闪电压的影响不明显。     

串长及布置方式对高海拔覆冰绝缘子串直流冰闪电压的影响

高海拔覆冰地区绝缘子选择是特高压直流输电工程面临的技术难题之一,国内外对此研究甚少。该文在人工气候室模拟高海拔和覆冰环境,试验研究了XZP-210直流绝缘子串在轻覆冰时的冰闪特性,分析了冰闪电压与串长和布置方式的关系。结果表明：在不同污秽程度和气压下,轻度覆冰绝缘子串的正、负极性直流闪络电压与串长基本呈线性关系,但存在小于10%的非线性度,且污秽越严重或气压越低,非线性度越小;绝缘子串的布置方式对冰闪电压有明显影响,水平布置时冰闪电压最高,V型串次之,垂直串最低;气压对水平布置的绝缘子串冰闪电压影响最为严重,V型串次之,悬垂串最小。     

低气压覆冰条件下绝缘子的直流闪络特性

为了分析影响低气压覆冰条件下绝缘子直流闪络特性的因素,在人工气候室内模拟高海拔、覆冰条件,对FC160P/C170 DC玻璃绝缘子和10 kV直流合成绝缘子进行试验研究,得到了空气间隙的距离与闪络电压的关系,并分析了覆冰状况对覆冰表面闪络特性的影响。试验结果表明:覆冰闪络电压随着空气间隙的增长而升高;上空气间隙时的闪络电压高于下空气间隙时的闪络电压;合成绝缘子因伞间距离小,易被冰凌和电弧桥接,覆冰和气压对其影响比瓷和玻璃绝缘子严重;低气压下,覆冰绝缘子发生飘弧时,其闪络电压大大降低。     

浅析输电线路降低雷害跳闸率的措施

输电线路塔头绝缘配合设计通常按能耐受系统最大工作电压及操作过电压和以工频泄漏比距选定,以雷电冲放特性校验其耐雷水平,从而基本固定了塔头间距(即绝缘子片数),使线路沿绝缘子串闪络跳闸与由塔头空气间隙击穿放电的跳闸比为10∶1～12∶1,造成输电线路的故障率占全部输变电设备故障的80%左右,同时也钳制了目前环境污染严重情况下配置外绝缘增加结构高度的可能。文章提出外绝缘配置按空气间隙击穿电压与绝缘子串闪络电压0.7左右配合比设计塔头绝缘配合,以V串替代I串方式,形成紧凑化线路,既节约了线路走廊资源,又增加了绝缘子串沿面闪络电压值,可大幅度降低线路雷害沿绝缘子串闪络跳闸的次数。使外绝缘污秽等级提高到3.5cm/kV以上,基本免除了绝缘子串的清扫工作,大大降低了运行维护成本,运行检修单位实现了"减人增效"的目标。     

青海—西藏±400 kV直流线路工程绝缘配合研究

针对青海—西藏±400 kV直流线路工程进行了绝缘配合研究,给出了高海拔地区常规直流线路绝缘子片数和串长选择方法,推荐了青海—西藏±400 kV直流联网工程线路绝缘子配置方案;给出了高海拔地区直流线路杆塔的最小空气间隙距离。