配电线路针式绝缘子早期故障动态特性研究

针式绝缘子在配电线路上广泛应用，由其导致的故障占比约为10%。从机理上探究早期故障的电弧动态发展过程、捕捉其波形特征，是实现针式绝缘子早期故障的检测与辨识基础。该文分析针式绝缘子裂缝内部放电发生机理，基于磁流体动力学仿真建模，同时试验模拟针式绝缘子裂缝内部放电，探究裂缝内部电弧的发展过程和电流电压波形特征。结果表明：绝缘子内部燃弧与熄弧交替，电流电压波形符合早期故障间歇性起弧的特征；相比绝缘子外部，裂缝内部形成沿面闪络用时短、闪络瞬间电流变化率大；裂缝内部放电具有明显的极性效应，铝导线施加正电压时起弧概率更大。该文研究结果为进一步实现针式绝缘子早期故障的检测与辨识奠定了基础。     

输电线路树障隐患预放电特征模拟试验研究

输电线路作为电力系统的重要组成部分,其安全运行直接关系着电网供电可靠性。在实际运行过程中,线路走廊内的树木是输电线路极大的安全隐患,不断生长的树木造成输电线路发生闪络、跳闸事故。如何及时发现、处理和预防树障以保障电力安全供应成为电力运维人员关注的焦点。为此,本文搭建了输电线路树障隐患预放电模拟试验测试平台,研究得到不同阶段树障预放电过程的特征参数,为构建输电线路故障数据库实现智能识别提供了参考。     

基于紫外成像技术的110kV输电线路复合绝缘子融冰闪络预警方法及判据

为减少覆冰导致的输电线路绝缘子融冰闪络事故,对110kV输电线路覆冰复合绝缘子进行了融冰闪络试验研究。用紫外(UV)成像仪监测其融冰过程中的放电现象,并与泄漏电流在线监测装置记录的试验过程中的泄漏电流进行对比,发现融冰闪络过程中的泄漏电流与紫外图像存在对应关系。用紫外光子数作为检测绝缘子放电的特征量,提出了覆冰绝缘子放电过程紫外预警3区段法,即安全区、预警区及危险区。给出了110kV输电线路复合绝缘子融冰闪络预警方法及判据:当监测距离为6.5m时,若高压端有间歇性光子数突变现象,则视为进入预警区,在不同的增益情况下,根据放电情况判断是否给出预警。     

全电压关合试验中的控制策略及实现

对10kV架空绝缘线路的短路电流沿线分布和短路故障切除时间以及雷击闪络概率进行了计算和分析，提出了线路用防弧金具和放电箝位绝缘子的工频电弧试验条件：①工频电弧试验用的短路电流有效值和持续时间分为两挡：有效值取20kA，持续时间为0．1s和有效值取10kA，持续时间为0．5s。②工频电弧试验短路次数取5次比较合适。③绝缘导线和试品应按实际情况布置，水泥电杆高度大于2．0m等。     

1OkV架空绝缘线路用防弧金具及放电箝位绝缘子的工频电弧试验条件

对10kV架空绝缘线路的短路电流沿线分布和短路故障切除时间以及雷击闪络概率进行了计算和分析,提出了线路用防弧金具和放电箝位绝缘子的工频电弧试验条件:①工频电弧试验用的短路电流有效值和持续时间分为两挡:有效值取20kA,持续时间为0.1s和有效值取10kA,持续时间为0.5s.②工频电弧试验短路次数取5次比较合适.③绝缘导线和试品应按实际情况布置,水泥电杆高度大于2.0m等.     

短空气间隙弧阻模型的研究

为了研究气体间隙的高频电弧特性,笔者设计了一种短空气间隙的放电试验回路。测量了间隙击穿时两端的电压及通过间隙的电流,经分析计算得到了短空气间隙击穿后电弧的变化规律以及燃弧阶段的弧阻最小值r_0。短空气间隙在击穿后的几十ns内弧阻从10~(12)Ω量级跌落至最小值r_0,持续几个μs后恢复。改变回路频率以获得不同频率下的弧阻最小值r_0以及燃弧持续时间t。当回路频率从4.8～13.5 MHz变化时,r_0从0.4Ω增大到5.0Ω,而燃弧时间t从4.0μs减小为0.9μs。将实验结果与各种电弧电阻模型计算值进行对比,在燃弧前期(0～1.1μs)Kushner电弧模型与实验结果较为吻合,但Kushner电弧模型的燃弧时间比实验值长。     

输电线路通道树木隐患点预警平台的研发

为了提高输电线路通道树木隐患维护工作的效率,提升信息化管理水平,研发了输电线路通道树木隐患点预警平台.预警平台采用基于统计学自主开发的数学模型获取树木生长高度,采用数据库的逻辑计算模式进行隐患等级自动识别划分,并自动发送预警信息,预警信息可显示树障的种类、安全距离、隐患等级等关键数据.实际应用证明,预警平台提供了便利的树障信息获取途径,能够有效指导输电线路运维人员开展线路通道树障清理工作,保障了输电线路安全稳定运行.     

10kV架空绝缘导线防雷击断线用防弧金具研究

通过分析架空绝缘导线雷击断线机理，研制出一种防弧金具。经过几百次的雷电冲击放电试验和十几次十频短路电弧试验的验证表明：在辐射形线路上距绝缘子（P－20）中心线负荷侧100－150mm范围内安装该防弧金具，雷电过电压均在防弧金具与绝缘子钢脚之间引起闪络，接续的工频短路电弧电弧的弧根固定在防弧金具上燃烧，能可靠地挂号信导线免于烧伤。对于环网线路，将绝缘导线由绝缘子轴线起向两侧各剥离一段绝缘层（300mm)，安装上该防弧金具，在任何潮流方式下均能有效地保护导线免于烧伤。     

雷电流波形参数检测视角下±800kV直流输电线路导线绕击分析

雷电流波形参数主要集中于雷电流上升沿,为分析雷击输电线路后各个行波通道暂态电流所含雷电流上升沿信息,从获取雷电流波形参数的视角,应用分布参数电路理论研究雷电绕击特高压输电线路的行波响应,分析在雷击闪络和未闪络情况下,注入导线的雷电流在诸电流通道中的电流行波波形.雷电绕击导线造成闪络的波过程可视为雷电流注入和闪络故障附加...     

输电线路树木故障机理分析及试验研究

树木故障是输电线路一种非常典型的非雷击故障。目前已有的研究多针对树木故障的诊断及处置,而关于树木故障的机理研究却比较少见。文章首先从理论上分析了树木故障的形成过程,以及在不同高度树木高度阶段呈现出的典型放电特征,然后在实验室环境下模拟了不同高度阶段树木-导线间隙放电过程。对放电电流进行监测,结合波形特征、频谱特征分析,给出了不同高度阶段树木放电的特征和规律,对输电线路树木故障形成机理做了进一步阐述。     

配电线路树障隐患预测研究

针对树障隐患严重威胁配电线路安全运行的问题,对广东地区配电线路走廊内的典型树种进行调查研究,建立以理查德方程为基础的树高生长预测模型,相关偏差检验结果表明模型精度较高,能精确预测未来一段时间内的树木高度,结合导线弧垂模型,计算不同负荷情况下的导线弧垂大小,建立了树线净空距离模型,通过预测导线与树木的净空距离,实现了树障...     

直流输电系统接地极线路导线脱落事故原因分析及防范措施

500 k V伊穆直流输电系统接地极线路导线发生绝缘子炸裂、导线落地事故,由于接地极线路招弧角放电间隙过小,导致直流系统在操作过电压作用下产生燃弧现象。直流系统无法熄弧是造成事故的主要原因,对此提出了加大招弧角放电间隙、调整接地极线路绝缘配置等防范措施。     

1000 kV线路杆塔空气间隙距离选择

特高压(UHV)线路空气间隙距离研究是UHV线路工程设计的基本参数,而前苏联、日本的相关工程参数也与我国情况不同。为此介绍了中国晋南荆1000kV输电线路杆塔空气间隙距离选择的原则、方法和结果。由于塔宽和试验电压波前时间对特高压线路杆塔空气间隙的放电电压有明显的影响,故采用特高压真型杆塔进行空气间隙的放电电压试验,操作冲击试验电压的波前时间为1000μs,和特高压线路操作过电压的实际波前时间比较接近。工作电压下空气间隙距离的选择考虑了最大工作电压、100a一遇的最大风速、多间隙并联对放电电压的影响并取闪络概率为0.13%,得到海拔500、1000、1500m时工作电压下的最小空气间隙距离分别为2.7、2.9、3.1m。操作冲击下空气间隙距离的选择考虑了沿线最大的统计(2%)操作过电压水平为1.7p.u.、操作过电压波前时间取1000μs、多间隙并联对放电电压的影响、计算风速为0.5倍最大风速、闪络概率为0.13%,得到海拔500、1000、1500m时的最小空气间隙距离中相分别为6.7、7.2、7.7m,边相分别为5.9、6.2、6.4m。试验结果表明,边相导线对杆塔的空气间隙距离受工作电压控制,中相导线对杆塔的空气间隙距离受操作冲击电压控制。雷电冲击下的空气间隙距离对杆塔塔头尺寸不起控制作用,可以不规定雷电冲击下的空气间隙距离要求值。     

导线布置方式对棒–线长空气间隙负极性操作冲击放电特性的影响

空气间隙的负极性操作冲击放电特性受电极布置方式的影响。为了深入研究导线布置方式对棒–线间隙负极性冲击放电特性的影响,采用80/2500μs、20/2500μs负极性操作冲击电压波放电1000多次,试验研究了导线半径、高度和接地方式对棒–线间隙50%负极性操作冲击放电电压的影响以及导线接地方式对棒–输电线路组合间隙负极性操作冲击放电特性的影响。试验结果显示:棒–线间隙50%放电电压随着导线半径的增大而减小,棒–不接地线间隙比棒–接地线间隙的50%放电电压高;悬浮导线的感应电压随着间隙距离d增大先增大后减小;线接地方式不影响0.8m棒–线间隙流注放电过程,但影响棒–输电线路组合间隙放电路径的概率分布,对组合间隙放电电压和放电时间无影响。该研究工作可为电力系统外绝缘及线路防雷设计提供参考。     

特高压交流试验示范工程线路操作冲击试验电压波前时间计算分析

为了利用特高压示范工程猫头和水平塔长波前操作冲击下线路空气间隙放电电压较标准操作冲击波高的特点,减小空气间隙距离,降低杆塔造价,需要确定特高压示范工程猫头和水平塔空气间隙操作冲击放电试验波前时间。根据国外非标准的操作波对空气间隙的放电电压影响的试验研究结果,推导了线路操作过电压的波前时间和等效操作冲击试验电压波前时间之间的换算关系,并计算了中国单回路特高压示范工程线路操作过电压波前时间及与之等效的操作冲击试验电压波前时间,统计分析了转换得到等效试验用操作冲击的波前时间与幅值的关系。采用统计法和简化法计算线路闪络率,指出虽然计算结果满足标准要求,但由于变异系数对线路闪络率影响很大,而变异系数随着波前时间的增大有一定提高,长波前操作冲击放电分散性较短波前大。因此兼顾安全和经济性,1000μs操作冲击用做试验冲击是合适的。     

10kV绝缘导线穿刺防雷击断线燃弧金具的研制

分析了10 kV架空绝缘导线遭雷击后断线的机理,结合线路检修接地保护的需要,研制开发了架空绝缘导线穿刺防雷击断线燃弧金具。这种金具集穿刺式雷击放电间隙和检修接地保护的功能,能有效地杜绝绝缘导线遭雷击后断线,又便于在线路检修中挂设检修接地线。介绍了燃弧金具结构、工作原理以及安装。经实践应用,效果良好。     

超/特高压线路空气间隙电气特性试验中的若干问题

为了获得超/特高压线路杆塔间隙在各种影响因素下的闪络特性,满足线路绝缘配合需要,提高线路运行的安全性和经济性,依据超/特高压线路空气间隙电气特性试验结果,分析了冲击电压极性、间隙电极结构、杆塔宽度、导线结构、"邻近效应"等因素对空气间隙放电电压的影响,以及操作冲击放电特有的性能。结果表明杆塔宽度、导线结构、接地体"邻近效应"对闪络电压影响明显,如杆塔宽度增大,相等间隙距离冲击闪络电压降低,且随着间隙距离的增大,塔宽的影响逐渐减小;在相近条件下8分裂导线空气间隙的放电电压与4分裂导线的放电电压相比,最大相差约10%。     

混合型真空限流断路器短燃弧短间隙下的介质强度恢复试验研究

介质强度恢复特性是制定新型混合型真空限流断路器分断策略和设计其换流参数的重要参考依据。该文搭建了合成试验平台,对直径45mm平板CuCr50触头的真空灭弧室在直流20kA、短燃弧、运动短间隙下的介质强度恢复特性开展了试验研究。在触头以平均速度为3m/s分离的过程中,针对不同的燃弧时间,在电流以约为220A/μs的速率下降、强迫过零后的不同时刻施加上升率约为400V/μs的测试电压,以获得对应燃弧时间的介质强度恢复特性。研究结果表明:在100μs的燃弧时间内,触头间隙的介电强度均能以很快的速度恢复到静态耐压水平;燃弧时间增大到320μs时,触头间隙的介电强度很久不能恢复;燃弧时间继续增长,触头间隙是否被击穿具有不稳定性。由此得到了断路器的设计原则:在100μs的燃弧时间内,增大燃弧时间可使触头承压时的开距增加,提高真空灭弧室电流过零后的电压耐受裕度。     

大尺寸特高压输电线路雷电屏蔽性能模拟试验影响因素

输电线路雷电屏蔽性能模拟试验研究是线路雷电防护研究的重要手段。根据实际观测的雷电梯级先导停滞时间,确定采用负极性20/2 500?s和负极性80/2 500?s两种操作冲击电压波形模拟雷电最后一击的放电过程,针对1 000 kV特高压线路SZ322型杆塔开展了模型比例为1:12.5的大尺寸雷电屏蔽性能模拟试验。试验结果表明:导线接地方式明显影响导线的放电被击概率;正极性偏置电压将增大导线的放电被击概率,负极性偏置电压将减小导线的放电被击概率;波头时间对放电路径影响不明显;导线被击概率随着线路保护角的增大而增大。所得结果为后续特高压线路雷电屏蔽性能试验的开展提供参考借鉴。     

雷击输电线路上行先导起始与发展特性模拟试验研究

上行先导是分析雷电绕击输电线路的关键因素之一,由于雷电放电的随机性,鲜有输电线路上行先导的直接影像资料,因而上行先导是否存在是电力系统防雷研究的一个热点。现有的上行先导仿真计算模型主要由棒-板及热力学的结论间接推导所得,缺乏实际输电线路的实验依据。在昆明国家特高压实验基地对输电线路上行先导起始及其发展特性开展了模拟试验研究,经过仿真分析,设计并采用5～8m的板棒-线间隙进行模拟试验,施加最高达3.6MV、200/2 000μs波前的冲击电压,利用最高拍摄速度为106帧/s的高速摄像机对放电过程的放电形态进行观测,利用3dB带宽范围为0～6.5MHz的同轴分流器进行了电流测量。通过500余次试验及其结果分析,发现在该试验条件下,导线和地线上明显有上行先导产生,其发展速度约为1.2～3cm/μs,与正极性操作波下棒-板间隙放电的先导速度基本一致。仿真分析发现,大多数自然雷情况下,输电线路临界半径处场强高于上行先导起始场强的时间比该文试验工况中更长,因此推断自然雷击输电线的过程中上行先导是很有可能存在的。