低气压下染污覆冰表面和冰凌间隙的直流电弧特性

低气压下染污覆冰表面沿面电弧和冰凌空气间隙电弧伏安特性是研究高海拔、污秽、覆冰综合环境中绝缘子放电机理和放电模型的基础,为此,利用三角平板玻璃先染污后覆冰和冰凌间隙模型在低温低气压实验室分别试验研究了低气压下覆冰沿面电弧和冰凌间隙电弧直流伏安特性。结果表明:染污覆冰表面沿面电弧和冰凌间隙电弧的伏安特性E-I关系呈负幂函数,相同条件下,正极性沿面电弧电压高于负极性,而空气间隙电弧伏安特性受极性影响很小;沿面电弧和空气间隙电弧直流伏安特性均随着气压降低而下降,且空气间隙电弧受气压影响较沿面电弧大。研究结果为建立低气压下染污覆冰绝缘子串直流放电模型提供了基础。     

低气压下绝缘子串直流污闪放电过程

绝缘子污秽闪络事故严重威胁电力系统的安全可靠运行,目前国内外对污闪机理的研究主要是以平板模型为基础.本文借助于高速摄像机开展低气压下绝缘子串直流污闪过程研究,结果表明,低气压下绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧的产生与发展存在随机性,且存在多电弧现象;局部电弧发展过程中存在飘弧现象,即局部电弧由沿面电弧和空气间隙电弧两部分组成;低气压下染污绝缘子串闪络距离小于爬电距离;染污绝缘子串直流起弧电压比闪络电压约低15%～35%;低气压下染污绝缘子串更容易起弧,且海拔越高,局部电弧的燃弧时间越短;局部电弧形状与污秽、气压等有关.     

低气压下绝缘子串直流污闪放电模型及验证

为揭示低气压下染污绝缘子串闪络机理,并为低气压地区外绝缘选择和设计提供参考,在人工气候室模拟低气压条件,以7片串XP-160绝缘子为例,进行了不同低气压、污秽下绝缘子直流放电特性试验研究,并拍摄了其放电过程。试验结果表明:低气压下直流污闪放电过程中局部电弧存在飘弧现象,因此提出低气压下染污绝缘子串直流放电过程的电路模型是由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成;根据模型计算所得的临界污闪电压与实测值的误差在10%以内;揭示了静电力和热浮力随气压变化规律的差异是低气压下局部电弧发展中飘弧现象更严重的主要原因。     

低气压下空气间隙电弧对覆冰绝缘子串直流闪络的影响

覆冰绝缘子串在直流闪络过程特别是低气压条件下中易产生空气间隙电弧形成"飘弧"现象,飘弧易桥接覆冰绝缘子串,且空气间隙电弧和冰面电弧具有不同的伏安特性,而传统的覆冰绝缘子串直流闪络模型由冰面电弧和剩余冰层电阻构成,没有考虑空气间隙电弧,在低气压下计算结果与实际情况相差较大。为了解此一现象,首先从理论上分析了飘弧对低气压下覆冰绝缘子串直流闪络电压的影响,建立了考虑和忽略空气间隙电弧的覆冰绝缘子串直流闪络模型,根据理论模型计算了相应的闪络电压,并与试验结果进行了比较分析。试验与理论计算结果表明,飘弧现象随着气压的降低和绝缘子串覆冰及污秽的程度增加而增加,低气压下进行绝缘子串直流闪络建模、预测和特性试验时应考虑空气间隙电弧及其飘弧的影响。     

高海拔因素对绝缘子污闪特性的影响

我国西电东送、西藏联网等工程对高海拔条件下的外绝缘特性研究提出迫切需求。为此,首先总结了国内外关于高海拔、低气压条件下绝缘子污闪特性的研究,重点介绍了我国近年来在该领域问题研究上取得的成果,总结发现气压对污闪电压的影响可以用气压下降指数n来衡量,统计分析表明,交流悬式的n值平均值为0.49,交流支柱为0.48;直流悬式的n值平均值为0.27,直流支柱为0.42。然后对低气压下污闪电压下降机理的问题进行了深入讨论,认为低气压下电弧的伏安特性下降和伞裙间电弧桥接是导致污闪电压下降的2个原因。同时分析了表征气压和海拔高度对污闪电压影响的气压下降指数n和海拔修正系数K的物理意义,认为K有明确的物理意义。最后比较了海拔高度对电晕起始电压、空气间隙击穿电压和污闪电压影响的严酷程度,结果表明,在合理伞形的前提下,高海拔条件下污闪电压的下降幅度不是最严重。     

污秽绝缘子闪络机理研究综述

文章综述了几十年来国内外对污秽绝缘子闪络机理的研究状况,包括电路模型、能量模型、动态模型、交流电弧重燃条件、电场模型以及低气压下的电弧特性等,并根据真型绝缘子串污闪放电过程的拍摄结果,提出了由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成的低气压下绝缘子长串直流放电数学模型,同时对未来绝缘子污秽闪络机理的研究方向进行了展望,指出真型绝缘子长串放电过程、绝缘子剩余污层电阻、低气压下局部电弧特性的测量等是今后研究的重点。     

染污绝缘子串直流污闪放电的电路模型

绝缘子污秽闪络事故严重威胁电力系统的安全可靠运行,目前国内外对污闪机理的研究主要以平板模型为基础。以7片串XP–160绝缘子为例,开展染污绝缘子串直流污闪电路模型的研究。根据高速摄像机拍摄的结果得知,染污绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧存在飘弧现象,即局部电弧由沿面电弧和空气间隙电弧2部分组成;提出染污绝缘子串直流放电过程的电路模型由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成;根据模型推导得到染污绝缘子串直流污闪电压的污秽影响特征指数在0.22~0.34之间,并从理论上解释了不同型式绝缘子污秽影响特征指数存在差异的原因。     

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。     

气压对绝缘子串直流污闪特性影响

低气压下污秽绝缘子的电气性能相对清洁绝缘子将降低,但气压对绝缘子串直流污闪特性的影响,目前仍缺乏系统的研究。本文对7片串XP—160盘形悬式绝缘子和特高压复合绝缘子短样的直流污闪特性进行了研究,分析表明绝缘子串直流污闪放电过程中局部电弧的特性决定气压影响特征指数n,不同型式绝缘子串n值存在差异的原因是放电过程中局部电弧飘弧造成的。     

染污绝缘子串直流污闪放电模型及验证

绝缘子污秽闪络事故严重威胁电力系统的安全可靠运行,目前国内外对污闪机理的研究主要是以平板模型为基础.本文以7片串XP-160绝缘子为例,开展染污绝缘子串直流污闪放电模型研究.提出染污绝缘子串直流放电过程的电路模型是由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成;根据模型计算所得的临界污闪电压与实测值的误差在7%以内;得到泄漏电流大于200mA时,染污绝缘子串局部电弧的综合受力中热浮力起主导作用,解释了局部电弧发展中存在飘弧现象的原因.     

新型约束空问灭弧防雷问隙研究

喷射气体灭弧防雷间隙能在绝缘子发生雷击闪络造成单相接地故障时快速输导雷电流入地,同时启动高速气流灭弧装置,熄灭故障点工频续流,抑制间歇性电弧产生和过电压。通过雷电冲击试验、工频电弧试验,证明约束空间灭弧间隙能迅速地将工频电弧熄灭,避免工频电弧灼烧绝缘子以及线路断线的风险。新型灭弧防雷间隙具有动作时间短,喷射气流压强高,速度快,间隙间介质强度恢复迅速等特点,能够强效抑制工频电弧,大幅降低线路雷击跳闸率。     

低气压空气中磁吹电弧的停滞与侵蚀

对应于海拔0～6km大气环境0.1～0.048MPa的空气中,利用开关触头模型实验研究了触头分断电路时磁吹电弧的起始停滞、边缘停滞和触头侵蚀。研究表明,当空气压力下降,电弧起始停滞时间、边缘停滞时间以及触头侵蚀量均增大。研究还证明,增大触头分断速度,可明显减小电弧停滞时间和触头侵蚀。     

采用光谱诊断法测量长间隙空气电弧温度

电弧温度是表征长间隙空气电弧物理特性的重要参量。采用光谱诊断法测量长间隙空气电弧温度,为分析输电线路潜供电弧的自熄特性提供了依据。基于空气电弧等离子体辐射的光谱诊断原理,由附加光学预处理装置的高速图像采集系统来拍摄电弧图像,结合数字图像处理技术、阿贝尔(Abel)变换和光谱相对强度比色法,计算得到电弧等离子体的温度分布。研制了长间隙空气电弧温度的测量系统,对小电流电弧温度特性进行测试分析。结果表明,所提出的光谱诊断测温法能有效测量长间隙空气电弧等离子体的温度分布,为研究潜供电弧的自熄机制提供了重要手段。     

低压开关电器稳态电弧特性的仿真

研究了低压开关电器稳态电弧特性仿真。在磁流体动力学基础上,针对低压断路器简化灭弧室建立了稳态空气电弧等离子体模型,并引入了P1辐射模型进行仿真分析,分析了低压稳态空气电弧等离子体内各项参数的分布。该成果为电弧等离子体动态特性研究提供了帮助。     

多断口灭弧防雷间隙仿真与试验研究

为了解决雷击产生的工频电弧引起输电线路跳闸难题,研究了一种能快速熄灭工频电弧的多断口灭弧防雷间隙.简述了多断口灭弧防雷间隙灭弧原理,建立了气流耦合电弧的磁流体方程,确定了电弧二维仿真模型,并用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对高速气流耦合电弧过程仿真,在实验室内进行了灭弧实验,在实际运行中验证了其灭弧防雷效果.仿真、实验结果共同表明:多断口灭弧防雷间隙能够在0.3 ms内完全熄灭电弧,并且气流能够切断后续工频电弧通道能量补给,阻止电弧重燃.实际运行结果表明:多断口灭弧防雷间隙已经成功防护多次巨大雷击,线路正常运行未发生跳闸事故.