典型植被燃烧灰烬对导线-板间隙直流击穿特性的影响

架空输电线路通道内植被燃烧时会产生大量灰烬颗粒物,可显著降低输电线路导线—地空气间隙的绝缘强度。为研究直流电压下植被灰烬对输电线路空气间隙绝缘强度降低的影响机制,通过模拟植被燃烧试验平台,试验研究典型植被灰烬颗粒物对导线—板间隙直流电压击穿特性的影响,分析了颗粒链触发放电的机理。结果表明,3种植被中,茅草灰烬颗粒平均尺寸最大,重量最轻,对间隙绝缘强度影响最大;当间隙存在灰烬颗粒时,直流电压下间隙的绝缘强度大幅下降,负极性电压下,平均击穿电压梯度下降至纯空气间隙的29%;不同极性电压下植被燃烧灰烬颗粒物和间隙击穿特性存在明显差异,试验条件相同时,负极性电压下泄漏电流比正极性大。     

典型植被火焰下导线–板间隙击穿特性及放电模型研究

针对山火引发输电线路跳闸事故频发的问题,选取了输电线路走廊易于引发线路跳闸的典型植被,利用模拟山火试验平台研究了导线–板间隙在典型植被火焰下的工频击穿特性,通过击穿电压与泄漏电流数据分析了不同植被火焰下间隙击穿特性的差异性,根据间隙的放电机制以及电弧路径发展的图像,建立了火焰条件下间隙放电模型,并对其有效性进行了验证。研究结果表明:植被火焰下间隙的绝缘强度明显下降,特别是在杉树枝火焰下,导线–板间隙的平均击穿电压梯度可降低为纯空气间隙的10%;植被在稳定燃烧阶段的泄漏电流最大,且正半波的泄漏电流值大于负半波,最大可达负半波的十倍左右;在灰烬颗粒影响下,秸秆、茅草等植被在火焰高度较低时,也会导致输电线路跳闸,研究成果可为输电线路在山火条件下的安全稳定运行措施提供参考。     

典型高风险植被火条件下导线——板间隙击穿特性

为准确评估山火条件下架空输电线路的跳闸风险,提升电网安全运行水平,文中对南方电网典型高风险植被火条件下导线—板间隙击穿特性进行了研究。搭建模拟植被火燃烧特征试验平台和模拟山火间隙击穿试验平台,研究了云南松、水杉、速生桉、灌木和茅草5种植被的火焰燃烧特征参数和间隙击穿特性,对不同植被的火焰温度、火焰高度、灰分含量和可燃物热值与导线—板间隙击穿特性的关系进行研究。研究结果表明上述因素与间隙平均击穿电压梯度近似呈线性关系,并拟合得到其多元线性回归公式。使用熵权法得到火焰温度在植被燃烧特征中所占权重最高,上述5种植被中云南松的山火跳闸风险最高。文章研究结果可为架空输电线路山火跳闸风险评估提供参考。     

利用滑闪模型确定导线-板长空气间隙的放电特性

到目前为止,滑闪模型仅用于研究棒-板间隙。作为这种模型的推广,本文研制了导线-板模型,用于预测长空气间隙的放电特性。 应用电花图技术,研究了导线-板模型的放电机理。通过模拟转换公式和转换系数,在间距16米内以及波头120～600微秒范围内,所求得的模拟值与实测值比较,误差不超过7％;同时还转换出放电电压的U型曲线。证实了利用这种模型,可以确定长空气间隙的放电特性。     

火焰中颗粒对间隙放电特性的影响

森林火灾易导致输电线路间隙绝缘强度下降,造成间隙放电而发生跳闸故障,严重影响电网的安全稳定运行。间隙击穿受火焰温度、带电粒子、颗粒与灰烬等的影响。为此,通过模拟山火研究了导线-板间隙在典型植被火焰条件下的击穿特性和火焰中颗粒对间隙放电特性的影响。进行了颗粒对电场畸变仿真研究,详细分析了火焰条件下颗粒触发间隙放电的机理。结果表明:在火焰条件下的颗粒触发放电特性和空气条件下有明显的不同,灰烬在山火条件下触发间隙放电具有倍增效应,能导致间隙因绝缘强度发生剧烈下降而击穿,击穿电压最多将下降为原来的1/10。     

雾对棒-板空气间隙交流放电特性的影响

目前有关雾中棒-板空气间隙交流放电特性的研究较少。为此,在人工气候室内利用超声波雾发生器对不同湿润条件和雾环境下的棒-板空气间隙交流放电进行多次试验,得到了雾水质量浓度、电导率和温度对不同棒-板空气间隙距离(5、10、15 cm)交流放电电压的影响规律;并在综合考虑雾水质量浓度、电导率影响的基础上,得到了该放电电压的计算式。结果表明,棒-板空气间隙的雾中交流放电电压比其在干闪下有所增加,5、10、15cm间隙的击穿电压比干闪时增加了3.1%~4.7%;随着雾水质量浓度的增加(1~4 g/m3),放电电压先上升后下降,且在3 g/m3时达到最大;此外,相比雾水电导率为100μS/cm的情况,雾水电导率为5 150μS/cm时的间隙击穿电压在雾水质量浓度为1、2、3、4 g/m3时分别降低了2.70%、2.72%、4.99%、9.07%。利用所提出的计算式得到的结果与试验结果的偏差7.3%。     

典型植被火条件下1.2～2.7 m导线板空气间隙击穿特性

山火严重威胁着电网的安全稳定运行,为揭示山火条件下架空输电线路的跳闸机理,利用山火模拟试验平台开展了1.2～2.7 m导线板间隙的工频击穿特性试验,研究了全桥接和不全桥接时导线分裂数、植被种类、燃烧强度和火焰高度对间隙击穿特性的影响.结果表明:最大火势时,燃烧强度对火焰区的击穿特性影响大于非火焰区;导线分裂数对短间隙下...     

风雨对导线—杆塔空气间隙工频放电特性的影响

针对近年来频繁发生的风偏事故,分析认为强风及暴雨是使导线—杆塔空气间隙工频放电电压降低的一个重要原因。采用1:1模拟杆塔-导线结构,首次系统地试验研究了雨水、大风及风雨组合对导线—杆塔空气间隙工频放电特性的影响。结果表明降雨、风速、风向、风雨组合都会影响到空气间隙的工频放电特性,在一定条件下会使其放电电压明显降低。研究结果可为恶劣气象条件下输电线路最小间隙距离设计提供技术依据,降低输电线路风偏放电故障及事故率,提高输电线路的安全运行水平。     

毛刺缺陷影响下的球-板间隙流注放电特性

利用由光电倍增管和电场传感器组成的光电联合检测系统,进行正极性操作冲击电压下不同距离间隙带毛刺球-板电极间隙放电试验,并以棒-板与球-板放电试验进行对照,得到初始流注下的50%放电电压（U50%）和物理特征参数并进行对比。结果表明：在带有毛刺缺陷的球-板电极间隙中,初始流注起始时延、初始流注场强跃升幅值和光功率跃升幅值...     

全火焰条件下植被燃烧特征量对导线?板间隙击穿特性的影响

近年来,输电线路走廊山火频发严重威胁电网的安全稳定运行。选取了山火条件下易引发线路跳闸的典型植被,对其燃烧特性和全火焰条件下导线-板间隙的交直流击穿特性开展了试验研究,并提取了热释放速率、火焰温度、高度和电导率等燃烧特征量,分析了燃烧特征量对全火焰条件下间隙击穿特性的影响机制。结果表明,不同植被类型火焰对间隙击穿特性的影响差异较大,尤其在杉树枝火焰下,导线-板间隙的工频击穿电压和直流正极性击穿电压分别下降为纯空气间隙的10%和6%左右;间隙击穿电压存在明显极性效应,直流正极性下间隙的击穿电压低于直流负极性;植被火焰的电导率是间隙绝缘强度下降的主要原因,其次为热释放速率和火焰高度,火焰温度的影响较小。     

模拟山火条件下导线-板间隙击穿特性影响因素分析

利用模拟山火试验平台,开展导线-板间隙在不同燃烧条件下的工频击穿特性,分析植被类型、燃烧强度、风速和坡度等因素对间隙击穿特性的影响机制。结果表明:不同类型植被火焰下,间隙的击穿特性差异较大,杉树枝叶和杉树干火焰下,间隙的工频击穿电压分别约下降为纯空气间隙的10%和20%;当火焰桥接全部间隙时,植被燃烧强度对间隙击穿特性的影响较小;随着坡度的增加,火焰间隙的绝缘强度出现大幅度下降。因此,对实际输电线路,需重点关注坡度较大的地方,特别是"V"形山谷位置,更易出现山火引发线路跳闸事故。     

球表面毛刺缺陷对球-板间隙操作冲击放电特性的影响

对不同直径屏蔽球表面存在毛刺缺陷时的表面电场分布进行了仿真分析,并在特高压试验大厅开展操作冲击放电试验。结果表明:毛刺的存在会大幅提高球表面的最大场强,当毛刺长度为1~5 mm时,其最大场强较表面洁净状态提高了40.4%~379.2%,且相同长度毛刺对屏蔽球表面场强的影响程度随球直径增大而增大;在5 m球-板间隙下,毛刺对屏蔽球操作冲击放电特性影响较为明显,当毛刺长度为1~5 mm时,其操作冲击放电电压降低了19.1%~30.4%。     

鸟粪影响下的紧凑型塔窗-导线空气间隙交流放电特性研究

查明鸟粪引起的紧凑型塔窗横担-导线空气间隙的放电原理,减少鸟害故障的发生,提高电力系统的安全运行。根据鸟粪电导率、粘度等各种参数,对紧凑型塔窗-导线空气间隙交流放电特性进行了模拟试验研究。结果表明:鸟粪污染引起塔窗-导线间隙的击穿电压降低约80%。为降低鸟害故障率,提出防治鸟害的有效措施。     

棒尖端外形对低气压下棒-板间隙直流放电特性影响研究

为研究棒尖端外形对低气压下棒-板间隙直流放电特性的影响,利用低气压放电试验平台在2~20 k Pa气压下对锥尖头、半球头以及平头3种棒电极在100~300 mm间隙内进行直流电压放电试验,并通过仿真对不同棒尖端的放电特性试验结果进行验证。结果表明:棒尖端外形会对低气压下棒-板间隙的放电电压产生影响,击穿电压幅值从小到大依次为:锥尖头、半球头、平头;锥尖头棒和平头棒尖端存在局部电场极不均匀点,而半球头棒尖端电场分布较为均匀;随着气压的上升,棒-板间隙的U50%-P曲线呈稳定上升趋势。     

空间电荷对球头棒-板间隙放电击中点的影响

雷电引起的输电线路事故中因绕击导致的故障所占比例很大,一些学者认为空间电荷的影响是导致屏蔽失效的原因之一。为此,通过试验研究了直流电压下球头棒-板间隙的电晕电流,以此来衡量一定电压下球头周围空间电荷的量;并试验研究了正极性操作冲击下球头棒-板间隙放电击中点的分布规律,且与尖头棒试验结果比较。试验结果和仿真结果表明:与尖头棒相比,球头棒更容易吸引放电;球头棒周围电场畸变不严重,没有形成有效屏蔽层,从而使放电点更容易发生在头部。     

棒极结构对棒-板间隙操作冲击放电特性影响的试验研究

棒-板间隙是研究空气间隙放电的最典型间隙,其操作冲击放电特性是输电工程线路和换流站／变电站空气间隙选择的重要依据之一。为了更深入地研究棒-板间隙的操作冲击放电特性,选择不同直径的棒电极,以及半球彤和圆锥形2种棒电极端部形状,在2～5m间隙距离下进行了正极性操作冲击放电特性的试验,得到了棒电极端部形状和棒电极直径的改变对棒-板间隙正极性操作冲击50％放电电压造成的影响。另外,在北京、西宁和羊八井等几个不同海拔地区进行了临界半径的对比试验。通过改变棒电极端部连接球面的半径,得到了不同间隙距离对应的临界半径。由试验可以得出,当棒电极结构的半径小于临界半径时,棒电极半径和端部形状的改变不会对间隙的50％放电电压产生明显影响;临界半径随间隙距离的增加而增加,且随着海拔高度的增加,同一间隙对应的临界半径也随之增加。     

棒极外形对SF6棒-板短间隙流注放电特性的影响

为研究SF_6绝缘设备中可能存在的不均匀电场环境对绝缘性能的影响,从微观角度解释不均匀电场对SF_6流注放电特性的影响,建立流体动力学-化学反应混合模型,数值仿真棒-板间隙的SF_6流注放电过程。改变棒尖端外形以及棒极半径,仿真锥尖头、球头、平头等3种棒电极下棒-板短间隙的SF_6流注放电特性。结果表明:棒极外形对SF_6短间隙放电特性影响显著,不同外形棒极在初始放电阶段存在不同的电场分布,锥尖头棒尖端外形流注注头电场峰值最大,发展速率更快,流注发展速率随放电间隙的增大而减小,而平头棒尖端外形流注的放电通道半径最大。棒极半径的增大使流注头部电场强度以及平均电子能减小,流注发展速率减慢。     

沙尘环境下棒-板间隙交流放电特性研究

近年来沙尘对电力系统外绝缘的影响已不容忽视,但国内外的相关研究尚不多,为研究沙尘环境下的放电特性,选择尖-板间隙为研究对象,搭建沙尘模拟实验平台,开展交流放电特性试验研究,得出间隙距离和沙尘体积分数等因素对尖-板间隙交流放电的影响规律:当沙尘体积分数较小时,尖-板间隙的交流击穿电压随着沙尘体积分数的增大而下降;当沙尘体积分数较大时,尖-板间隙的交流击穿电压随着沙尘体积分数的增大而增大。可认为存在某一沙尘体积分数(1%左右),使得交流间隙击穿电压最小,且该体积分数与间隙距离无关。在此基础上,在有限元仿真软件FlexPDE中搭建了尖-板电极间隙的仿真模型,分析了沙尘环境下尖-板间隙的击穿机制。     

地表紫外辐射对棒-板空气间隙工频放电的影响

揭示地表太阳紫外辐射对电力系统外绝缘放电特性的影响对于强紫外辐射地区外绝缘设计和运行有着重要的意义。利用人工紫外光源模拟大气环境中的紫外辐射,在实验室研究了紫外辐射对空气间隙工频放电特性的影响。试验结果表明地表太阳紫外辐射对空气间隙工频击穿电压和电晕放电均无明显影响。产生这种现象的原因是:地表太阳紫外辐射的光子能量小于铁和铜及其氧化物的逸出功,因此无法从铁、铜电极中电离出电子。同时,紫外辐射对空气间隙放电发展过程也没有明显影响。虽然这一波段的部分光子能量高于铝的逸出功,但由于铝在空气中极易氧化,形成氧化膜(Al2O3),这层氧化膜阻止了紫外光子从铝电极表面电离出电子。因此,太阳紫外辐射对暴露在空气中的铜、铁、铝电极的工频放电均无明显影响。