雷电上行先导模拟试验用新型冲击电压发生装置研究EI北大核心CSCD

在实验室开展地面物体雷电上行先导特性研究,亟需研制用于电场时变特征等效模拟的新型冲击电压发生装置。该文聚焦于装置研究的关键技术问题,从装置技术要求出发,提出以电容可控充电单元电路为核心的多级串联式装置电路拓扑,分析了单元电路特性及拓扑应用中的主要技术问题。并以1.3 MV电压发生装置为典型实例,提出了装置的具体参数配置方案,通过装置性能分析验证了装置设计的合理性。进而提出实现多级串联的装置具体结构,并通过研制样机开展性能试验验证了该结构的可行性,解决了多级串联式装置电路拓扑的物理实现问题,为最终实现雷电上行先导模拟试验用新型冲击电压发生装置提供理论指导和实践依据。     

220kV线路典型复合绝缘子的雷电冲击特性研究

为有效提高我国220 kV复合绝缘子线路的耐雷水平,降低多雷区雷击跳闸率,采用标准雷电冲击波对不同结构高度的220 kV复合绝缘子进行雷电冲击试验。在建立模拟杆塔模型的基础上,通过雷电冲击试验,对模拟杆塔下相复合绝缘子与玻璃绝缘子的雷电冲击电压进行对比分析。结果表明:复合绝缘子结构高度每增加150 mm,雷电冲击电压增加70~91 kV;相同结构高度的复合绝缘子,下相的雷电冲击电压最高,中相次之,上相最低;干弧距离相等的220 kV玻璃绝缘子的U50雷电冲击电压比复合绝缘子高93~232kV。     

便携式快前沿紧凑型现场冲击试验

介绍一种便携式快前沿紧凑型现场冲击试验装置,该装置通过增加GIS母线长度来补偿回路固有电感的影响,通过控制陡化间隙的距离和波头电阻的大小,来产生雷电冲击、操作冲击电压以及VFTO多种冲击电压以满足现场冲击试验的需要,并可以通过控制陡化间隙的击穿电压来控制输出电压幅值,其电压波幅值可高达2 MV、主振频率为6 MHz的电压波,满足了特高压试验对特快速瞬态过电压以及雷电冲击电压模拟的要求。     

雷电冲击电压波形波前时间测量能力验证项目设计与研究∗

基于高压电器绝缘性能试验验证中雷电冲击电压试验波形波前时间准确测量的需求,文章研发了雷电冲击电压试验波形发生装置,用于开展雷电冲击电压波形波前时间测量能力验证项目。     

变压器绕组的陡波电压分布特性

为得到高频陡波如雷电波、快速暂态过电压进入变压器高压绕组后的变化规律,利用波头时间分别为1200、200、60 ns,输出电压为1 000 V的陡波发生装置,实际测量模拟变压器绕组各出线端头的电压波形,绘制高压绕组峰值和瞬态电压分布图,研究和分析其分布特性及其影响因素。结果表明:波头时间越短变压器绕组的电压分布越不均匀;快速暂态过电压比雷电波对变压器绕组首端位置主绝缘和纵绝缘的危害大。     

国内文摘与专利

正多次雷电冲击电压作用下变压器油浸绝缘纸板累积效应特性/司马文霞;孙魄韬;吴婧瑜;等/高电压技术,2016(02)油纸绝缘是电力变压器最常用的一种绝缘介质,其在运行过程中不可避免的会受到多次雷电冲击电压的作用,在冲击电压的累积作用下变压器内绝缘有可能会产生不可逆的损伤。鉴于此,通过自动连续冲击电压发生器对油纸绝缘模型的累积施压,来模拟侵入变压器的雷电过电压对油浸绝缘纸板的累积效应。研究了雷电冲击电压幅值U与油浸绝缘     

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。     

800kV雷电电磁脉冲场模拟器的研制

为了模拟雷电放电过程中产生的电磁脉冲场,建立了雷电模拟系统的等效电路模型,分析了各种电路参数对模拟器输出波形的影响;根据等效电路各参数,利用Marx发生器作为雷电电磁脉冲源,使用有界波模拟器作为场传输装置,研制了雷电电磁脉冲模拟系统,在有界波传输线内产生上升时间和半波宽度可变的双指数电场波,用来模拟雷雷击过程中产生的雷电电磁脉冲辐射场。测量结果表明,合理选择参数可以在有界波传输线内模拟1.2/50μs的雷电电磁脉冲远场电磁波;输出波形的峰值场强、波前时间和半峰值时间的变异系数表明该模拟器具有良好的重复性;并且传输线内峰值场强和Marx发生器充电电压有比较好的线性关系。     

振荡型雷电冲击电压下变压器绕组电压分布特性

利用振荡型冲击电压进行变压器冲击耐压试验具有波形易于调节、产生效率高的优点,为了研究振荡型类雷电冲击电压和标准雷电冲击电压波形在变压器绕组中分布特性的差异,利用能够产生不同类型冲击电压的发生装置,实际测量了变压器绕组各出线端的电压波形,研究和分析了其分布特性及影响规律。结果表明,相比标准雷电冲击电压波形,振荡型雷电冲击电压波形畸变更为明显,其对变压器绕组首端位置主绝缘和纵绝缘的考核严酷程度更高。     

输电线路雷电屏蔽模拟试验研究综述

输电线路雷电屏蔽模拟试验是研究输电线路雷电屏蔽性能最为直接有效的手段。文中从国内外输电线路雷电屏蔽模拟试验的研究现状出发,分别对缩比试验模型合理性、缩比模型导线接地方式、工作电压和施加电压极性4个方面进行理论分析和探讨。分析认为缩比试验模型与原系统应尽量在几何尺寸和物理参数具有相似性,推荐采用短波头操作冲击电压波进行大尺寸真型塔模拟试验;初步研究了导线接地方式对棒—缩比导线50%放电电压的影响,认为可通过光学观测等方式,研究缩比模型导线接地方式对放电过程的影响机理,这为今后输电线路雷电屏蔽性能试验研究奠定理论基础;缩比导线上工作电压的模拟方式应根据线路的具体类型而有所不同,指出交流线路宜采用三相同时施加电压;应施加不同电压极性,根据雷电屏蔽模拟试验结果为特高压输电线路雷电屏蔽性能设计提供参考和依据。     

非标准雷电冲击电压模拟技术研究

变电站内实际遭受的雷电冲击电压与在高压设备试验中所用的标准雷电冲击电压存在很大差异。为探讨变电站内设备实际可以承受的非标准雷电冲击电压与标准雷电冲击电压(1.2/50μs)的差异,设计了一种可以产生模拟非标准雷电暂态电压波形的电路,可对电路元件参数进行调节,研究电路中不同的元件参数对产生的非标准雷电冲击电压波形的影响。非标准雷电冲击电压波形大多是振荡型冲击电压波形,通过Matlab Simulink进行电路仿真,依据仿真设计出能够产生非标准振荡型冲击电压波形的电路。研究结果表明,仿真电路产生的电压波形与实际电路测量得到的冲击电压波形相比较基本一致。该研究为进一步探讨非标准雷电振荡型冲击电压对电介质击穿特性的试验奠定了基础。     

1200kV冲击电压发生器雷电冲击全波调节方法

通过对1200 kV冲击电压发生器输出的标准雷电冲击全波波形进行理论分析计算,提出一种全新的波形调节方法,即根据两次预施加冲击电压得出试品电容,再根据试品电容计算出需要使用的装置级数、波头电阻和波尾电阻。该方法大大提高了试验效率,操作简单,实用价值高,对今后开展高压设备雷电冲击试验具有很强的指导意义。     

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。     

正极性上行先导特性的模拟试验方法

开展负极性雷电地闪过程中地面物体正极性上行先导特性的模拟试验研究是完善雷电屏蔽分析模型的基础,选择正确的模拟试验方法十分必要。分析了采用棒–棒、棒–板及板–棒等典型放电间隙结构的模拟试验方法的电场特征,研究了各种方法获得的正极性先导特性,并通过与自然雷电下的电场特征及上行先导特性进行对比,评价了各模拟试验方法的等价性。结果表明:采用棒–棒间隙和棒–板间隙无法模拟自然雷电下地面物体附近的电场空间分布特性;采用板–棒间隙可以模拟自然雷电下地面物体附近的电场空间分布特性,但传统的冲击电压发生器无法产生与自然雷电下行先导趋近地面过程中电场时变规律相同的冲击电压。因此,提出了研发一种基于电力电子技术、能够模拟自然雷电下电场时变规律的高压任意波形发生器,并结合板–棒间隙结构,形成正确有效的正极性上行先导特性模拟试验方法。     

特快速瞬态过电压和雷电冲击作用下特高压GIS绝缘特性

随着电压等级的提高,气体绝缘开关设备(GIS)的额定雷电冲击(LI)耐受电压和特快速瞬态过电压(VF-TO)水平的差异越来越小,由VFTO引起的绝缘事故也日益严重。为研究特高压GIS在VFTO下的绝缘耐受水平,设计了VFTO模拟产生装置,研究了不同气压下SF6棒-板和球-板间隙在VFTO和雷电冲击下的绝缘特性。实验结果表明:稍不均匀电场间隙在VFTO下的击穿电压高于雷电波;对于高气压下棒-板间隙,负极性VFTO下的击穿电压和伏-秒特性曲线位于雷电波之下;雷电冲击下棒-板间隙极性效应在一定的气压下会出现反转现象。分析表明:在不同冲击波前和振荡波尾的VFTO和雷电波作用下SF6气体间隙击穿特性的差异与放电过程中空间电荷行为的差异有关。     

多次雷电冲击电压作用下变压器油浸绝缘纸板累积效应特性EI北大核心CSCD

油纸绝缘是电力变压器最常用的一种绝缘介质,其在运行过程中不可避免的会受到多次雷电冲击电压的作用,在冲击电压的累积作用下变压器内绝缘有可能会产生不可逆的损伤。鉴于此,通过自动连续冲击电压发生器对油纸绝缘模型的累积施压,来模拟侵入变压器的雷电过电压对油浸绝缘纸板的累积效应。研究了雷电冲击电压幅值U与油浸绝缘纸板击穿时雷电冲击电压累积次数N之间的关系,即U-N特性。并采用Weibull模型分析了油浸绝缘纸板试品U-N特性的变化规律。还通过原子力显微镜(AFM)对比研究了不同次数雷电冲击电压作用后油浸绝缘纸板表面形貌的变化。研究结果表明:随着雷电冲击电压幅值的升高,油浸绝缘纸板累积直至击穿所需要的次数大幅度下降,雷电冲击电压对油浸绝缘纸板具有明显的累积效应;多次雷电冲击电压的累积作用会导致油浸绝缘纸板表面颜色与形貌的变化,200、400、600、800次标准雷电冲击电压作用后,油浸绝缘纸板表面粗糙度比累积试验前分别增加了0.61、2.80、5.97和11.76倍。     

多次雷电冲击电压作用下变压器油浸绝缘纸板累积效应特性

油纸绝缘是电力变压器最常用的一种绝缘介质,其在运行过程中不可避免的会受到多次雷电冲击电压的作用,在冲击电压的累积作用下变压器内绝缘有可能会产生不可逆的损伤。鉴于此,通过自动连续冲击电压发生器对油纸绝缘模型的累积施压,来模拟侵入变压器的雷电过电压对油浸绝缘纸板的累积效应。研究了雷电冲击电压幅值U与油浸绝缘纸板击穿时雷电冲击电压累积次数N之间的关系,即U-N特性。并采用Weibull模型分析了油浸绝缘纸板试品U-N特性的变化规律。还通过原子力显微镜(AFM)对比研究了不同次数雷电冲击电压作用后油浸绝缘纸板表面形貌的变化。研究结果表明:随着雷电冲击电压幅值的升高,油浸绝缘纸板累积直至击穿所需要的次数大幅度下降,雷电冲击电压对油浸绝缘纸板具有明显的累积效应;多次雷电冲击电压的累积作用会导致油浸绝缘纸板表面颜色与形貌的变化,200、400、600、800次标准雷电冲击电压作用后,油浸绝缘纸板表面粗糙度比累积试验前分别增加了0.61、2.80、5.97和11.76倍。     

用于500kV GIS现场试验的振荡型冲击试验

由上海交通大学高电压试验设备研究开发中心研制的500kA GIS现场试验的振荡型冲击试验装置于1992年12月10日在广州抽水蓄能电站首次投入现场试验使用,获得圆满成功。该套装置采用高效振荡回路,按照150kV级电压的标准组件设计,共7级,每级冲击电容0.5μF。振荡电感值埘振荡雷电波为2mH,对振荡操作波为420mH,可产生波头时间低于15μs的振荡雷电波、波头时间大于100μs的振荡操作波、振荡效率大于130%。整个装置分级     

5400kV冲击电压发生器及测量系统简介

在水电部科技司的主持下,武汉高压研究所5400kV户外冲击电压发生器及测量系统于1984年12月下旬通过鉴定。参加鉴定会的有高等院校、机械部、水电部的教授、工程师。该装置采用了多极点火间隙、空调和波头电阻多根并联新措施。输出电压高、容量大、波形及重复性好。同步工作范围宽,可产生1μS波头的雷电波和各种波形的操作波。鉴定会期间该装置升到了全电压,雷电波放电达8m间隙,操作波放电达25m间隙达到国内先进水平和国际水平。测量系统符合IEC标准和国标的要求。本刊选登了一些文章,供大家参考。     

建筑物及电气设备防雷技术(2) 避雷针及避雷器(下)

<正>(接上期)3避雷器电力系统将雷电在电气设备上产生的高电压通常称为雷电过电压,避雷器实质上是一种限压器,并联在被保护设备上,被保护设备由雷电产生的高电压超过避雷器的放电电压时,避雷器先行放电,把电荷引入地中,限制