高海拔220kV输电线路绝缘子串与并联间隙雷电冲击绝缘配合研究

运行经验表明,并联间隙(parallel gap device,PGD)能有效地降低由雷击引起的输电线路绝缘子损坏故障率,但目前高海拔地区的绝缘子串与并联间隙的绝缘配合研究还很薄弱。因此,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室进行了负极性标准雷电冲击电压下220kV瓷、复合绝缘子串及不同间距的并联间隙雷电冲击闪络及伏秒特性试验研究。分析了不同绝缘子串对其并联间隙的雷击闪络特性和伏秒特性的影响;并结合并联间隙与绝缘子串的绝缘配合原则和电弧路径,确定了并联间隙保护绝缘子串的最优间距。结果表明:绝缘子串电场分布会影响并联间隙雷电冲击闪络特性;推荐的并联间隙对绝缘子串具有良好的保护作用。     

强暴雨下瓷、玻璃绝缘子串交流闪络特性研究

全球气候日益变暖,暴雪、重冰和强暴雨等极端恶劣天气频发,输电线路绝缘子(串)在其极端恶劣天气下的电气闪络特性对于中国电网防灾减灾显得尤为重要,亦是国家电网公司建设坚强的智能电网的重要支撑。然而,强暴雨下输电线路绝缘子雨闪事故时有发生,国内外学者对其电气闪络试验的研究尚显不足。因此,笔者以XP-160瓷绝缘子、LXY4-160玻璃绝缘子为试品,开展了人工模拟强暴雨条件下绝缘子串的交流放电试验研究,对强暴雨下污秽绝缘子串的电气闪络试验的试验结果进行了详细分析,研究表明:在强暴雨条件下,绝缘子串雨闪电压与绝缘子下表面污秽无关,并且与串长大致成线性关系;绝缘子串雨闪电压随着雨水流量、雨水电导率的增大而降低,满足负幂函数关系;同时雨帘下落方向不同也会导致绝缘子串雨闪电压不同。文中提出,防治绝缘子串雨闪事故的关键在于防止绝缘子串的雨帘形成及增大淋雨时绝缘子表面电阻,希望研究结果可以指导工程应用实践。     

110kV、220kV架空输电线路复合绝缘子并联间隙防雷保护研究

研制了110kV、220kV复合绝缘子用的并联间隙装置并分析了其防雷机理及功能：定位雷击闪络；转移工频电弧和均匀工频电场。通过对工频电弧运行过程的分析、电场分布计算、雷电冲击试验和工频电弧试验，证明了安装该装置后线路的电击跳闸虽有所增加，但雷击事故会大大降低。若采用加长型绝缘子，可使加装间隙装置后线路的雷击跳闸率不增加。     

220kV合成绝缘子闪络特性的仿真计算分析

针对用复合绝缘子代替玻璃绝缘子对线路的闪络特性存在争议的问题,从绝缘子闪络特性及放电机理着手,通过计算机仿真软件对加载的正极性直流电压绝缘子电场进行仿真,研究分析闪络电弧动态变化,结合气体放电理论推导绝缘子直流闪络过程.通过研究合成绝缘子不同区段电场大小和随时间变化的态势,对合成绝缘子各自闪络路径进行预测.在此基础上,建立电弧-空气闪络电路模型,进行微分计算求解最小闪络电压,最后结合试验进行验证.     

220kV同塔双回输电线路复合绝缘子的操作和雷电冲击放电特性

在我国南方多雷地区,高压输电线路上运行的复合绝缘子常发生雷击跳闸事故,分析认为主要原因是个别地段复合绝缘子干弧距离配置不足导致雷电耐压偏低。为此,采用220 kV同塔双回输电线路杆塔模拟真型塔窗,安装模拟导线,分别对上、中、下相不同干弧距离的复合绝缘子进行了操作冲击和雷电冲击试验,统计分析给出了50%放电电压数据和拟合曲线。研究结果表明:复合绝缘子干弧距离每增加0.15 m,操作冲击50%放电电压就增加54~65 kV,雷电冲击50%放电电压增加80~84 kV;带模拟塔窗情况下复合绝缘子单位干弧距离的雷电冲击50%放电电压比不带塔窗仅有横担情况下约高5.6%。研究结论可为输电线路特别是多雷区输电线路的复合绝缘子选型提供参考。     

复合绝缘子冰凌生长特性及其影响因素

复合绝缘子由于伞群间距较小,与玻璃和瓷质绝缘子相比更容易发生覆冰闪络。为了研究复合绝缘子的冰凌生长特性,针对短串复合绝缘子进行了电场仿真分析和覆冰试验,得到了冰凌生长与电场分布之间的作用关系,并研究了电压和环境因素对复合绝缘子冰凌生长过程的影响。结果表明,冰凌生长与电场分布相互作用,当尖端最高场强达到30 kV/cm时,局部电弧使冰凌生长速度减缓甚至停止;试验过程中沿串泄漏电流大小和局部放电程度受电压、环境温度、覆冰水电导率、降雨强度和染污程度等因素的影响,进而影响冰凌的生长过程和桥接情况,增大施加电压、环境温度、覆冰水电导率、染污程度或减小降雨强度均能延缓绝缘子冰凌生长速度。     

500 kV交流线路复合绝缘子并联间隙应用研究

为了设计和开发性能优良的的超高压输电线路并联间隙防雷保护装置,开展了绝缘子串并联间隙的相关研究,包括其雷电冲击放电特性试验、操作冲击放电特性试验、工频短路电流试验和工频电压分布研究。提出了一种兼具绝缘子防雷保护和工频电场均压功能的环形并联间隙,并评估了加装并联间隙后的500 kV交流线路的耐雷性能。研究结果表明,所设计的并联间隙具有绝缘子雷击闪络保护、转移疏导工频电弧和均匀电场分布的功能,使得平原地区架空线路加装并联间隙后雷击跳闸率低于0.14次/(100 km.a)。     

110 kV复合I型绝缘子鸟粪闪络影响因素研究

鸟粪闪络是架空输电线路涉鸟故障的主要形式之一,严重影响电网的运行可靠性。为明确不同因素对110 kV复合I型绝缘子鸟粪闪络的影响情况,通过设计并搭建试验平台模拟鸟粪闪络试验,研究鸟粪粘度、电导率、有无均压环对鸟粪闪络的影响;通过电场仿真,研究鸟粪滴落路径对鸟粪闪络的影响。结果表明,在距离复合绝缘子大伞裙边沿15～21 cm情况下,鸟粪粘度越大,闪络概率越高,粘度相同,鸟粪电导率越大,闪络概率越高;复合绝缘子安装均压环比不安装时更易发生闪络;鸟粪平面与导线平面越靠近,临界闪络距离越大且不呈线性关系。     

110kV和220kV架空线路并联间隙防雷保护研究

研制了适用于我国110kV、220kV架空输电线路的并联间隙防雷保护装置,用于减小雷击闪络后工频续流电弧对绝缘子和金具的损坏。对该装置的雷电冲击特性和工频电弧燃弧特性进行了试验研究,计算了绝缘子串的电压、电场分布和线路雷击跳闸率,分析了50%雷击放电电压与间隙距离的关系。在此基础上,优化了装置的设计,给出了电极设计尺寸的系列表格,以便工程技术人员可根据绝缘子片数以及线路跳闸率来选择并联间隙的尺寸。     

伞裙结构对110 kV复合绝缘子交流覆冰特性影响

输电线路覆冰引起的倒塔和绝缘子闪络事故严重威胁电力系统的安全运行,本文开展伞裙结构对110kV复合绝缘子交流覆冰特性影响的研究,建立110kV复合绝缘子覆冰及污秽共存状态下的电场计算模型,对其电场分布进行仿真计算,综合比较电场计算结果和覆冰闪络特性试验结果,提出能提高污秽覆冰复合绝缘子交流闪络电压的优化伞形结构,对覆冰区110kV输电线路复合绝缘子防冰闪改造有指导意义。     

强对流天气下输电线路多因素风险动态评估方法EI北大核心CSCD

强对流天气下输电线路面临着雷击、风偏放电以及降雨引起的绝缘子闪络等多因素风险,如何评估这种多因素风险对于强对流天气下电网运维决策、保障线路安全运行具有重要意义。提出一种强对流天气下计及雷、风、雨的输电线路多因素风险动态评估方法。根据临近时段雷电活动的雷电定位系统(lightning location system,LLS)数据,基于雷电流幅值分布计算了线路雷击风险;考虑风、雨荷载,根据杆塔结构推导了风偏放电最低风速,并基于风速分布及风预报计算了线路风偏风险;考虑绝缘子串的盐密分布,基于降雨预报计算了线路的雨闪风险;通过综合雷击、风偏放电、雨闪3种风险,基于强对流过程中未来各个时段的风、雨预报,进而实现强对流天气下对输电线路多因素风险的动态评估。最后通过算例验证了所提方法的有效性及适用性。     

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。     

强对流天气下输电线路多因素风险动态评估方法

强对流天气下输电线路面临着雷击、风偏放电以及降雨引起的绝缘子闪络等多因素风险,如何评估这种多因素风险对于强对流天气下电网运维决策、保障线路安全运行具有重要意义。提出一种强对流天气下计及雷、风、雨的输电线路多因素风险动态评估方法。根据临近时段雷电活动的雷电定位系统(lightning location system,LLS)数据,基于雷电流幅值分布计算了线路雷击风险;考虑风、雨荷载,根据杆塔结构推导了风偏放电最低风速,并基于风速分布及风预报计算了线路风偏风险;考虑绝缘子串的盐密分布,基于降雨预报计算了线路的雨闪风险;通过综合雷击、风偏放电、雨闪3种风险,基于强对流过程中未来各个时段的风、雨预报,进而实现强对流天气下对输电线路多因素风险的动态评估。最后通过算例验证了所提方法的有效性及适用性。     

高海拔真型塔110kV绝缘子雷击闪络试验及判据研究

由于高海拔地区雷击跳闸严重,且近年来同塔双回线路逐渐增多,有必要针对高海拔地区同塔双回输电线路开展耐雷性能精确分析方法和防护方法研究。而绝缘子雷电冲击闪络判据是输电线路耐雷性能分析的关键模型之一。因此,论文针对绝缘子雷电冲击闪络先导发展模型中仍缺少高海拔地区、同塔双回真型塔绝缘子闪络特性的试验数据及其先导发展模型参数的现状,在海拔2100 m的国家工程实验室户外试验场开展了同塔双回真型塔110kV复合与玻璃绝缘子雷电冲击试验。主要研究在1.2/50μs标准雷电冲击及1.0/10μs短尾波冲击下,不同绝缘子的闪络路径、50%冲击放电电压和伏秒特性差异。根据冲击发生器产生的真实电压波形和绝缘子闪络试验结果,基于对不同长度绝缘子先导通道场强特点分析,提出了最优拟合度的高海拔地区真型塔110kV复合和玻璃绝缘子先导发展模型参数。并分析解释了冲击电压波形参数、冲击电压极性以及绝缘子材质对先导发展模型参数k、E0和El的影响。经验证,文中先导发展模型及参数用于高电压等级绝缘子及长空气间隙时有误差,且电压等级越高,误差越大。所得结论可为精确的高海拔地区110k V同塔双回输电线路耐雷水平计算及外绝缘设计提供参考。     

人工污秽绝缘子工频下叠加雷电冲击的闪络特性研究

为了研究运行中线路污秽绝缘子遭受雷击时的放电特性,提出了人工污秽绝缘子串工频下叠加雷电冲击的闪络试验电路和方法,通过试验,研究了纯雷电冲击下和工频电压叠加雷电冲击下的绝缘子串闪络电压随盐密的变化规律,并分析了其原因。     

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。     

提高复合绝缘子雷电冲击闪络电压试验研究

阐述了复合绝缘子雷击闪络原理,指出最小电弧距离短是影响复合绝缘子雷电闪络电压的主要因素。在66 kV复合绝缘子低压端增加1~2片传统绝缘子可提高其耐雷水平,并做了大量雷电冲击试验,试验证明该方法行之有效,可以应用到实际运行线路中。     

覆着藻类对110kV复合绝缘子电场分布的影响研究

潮湿环境下绝缘子表层覆着藻类影响其电压分布特征,对输电线路污闪防护影响较大。采用ANSYS仿真计算软件建立110 kV复合绝缘子二维电场计算模型,计算分析藻类生长位置、天气情况、生长状况等因素对绝缘子电场分布的作用规律。结果表明:绝缘子电场呈"U"形分布,在导线端护套与金具的交界处出现电场峰值;藻类生长越靠近高压端电场畸变越严重,低压端伞裙有藻类生长时,电场分布和清洁时大致相同,但球窝处场强减小;雨天时,导线侧金具与伞裙交界处的极大值并没有明显变化,低压端场强明显增大,藻类生长位置与水带交界处电场畸变严重,闪络风险较高;藻类形成干燥带对场强的影响不显著,轴向场强在干燥带处略微增加,低压端伞裙护套交界处电场强度有所减小,发生闪络的风险较低。     

交流电场对复合绝缘子覆雾凇过程影响研究

绝缘子覆冰严重威胁输电线路的安全运行,而电场对输电线路绝缘子覆冰的影响不可忽视。以复合绝缘子FXBW-35/100为试品,在人工气候室内模拟自然覆冰条件,分析研究电场对复合绝缘子覆雾凇过程的影响。结果表明:电场对绝缘子覆雾凇的影响主要体现为对水滴的吸引作用和泄漏电流以及绝缘子表面各类放电现象的作用。电吸力的作用使得覆冰量与覆冰密度增加,泄漏电流以及绝缘子表面各类放电现象使得覆冰量与覆冰密度减小。随着外加电压的升高,绝缘子伞裙边缘、伞裙下表面以及芯棒背风面的雾凇明显增多,迎风面的雾凇全部出现下垂现象;带电覆雾凇时,雾凇密度较不带电时大;覆冰15 min时,冰重随电压的增长有一个先增加后减小的过程。     

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。