110kV双回线路格构式复合材料杆塔雷电防护研究

应用复合材料杆塔需要经济的、适于杆塔材料和结构特点、并能有效提高杆塔雷电性能的雷电防护设计方案。为此,以110 kV线路杆塔为目标,首先从电气要求和经济成本方面考虑,提出了由复合材料塔头和金属角钢塔身组合而成"半绝缘结构格构式复合材料杆塔"的设计方案。针对该结构的复合材料杆塔,分析了避雷线和接地引下线的架设与否对线路雷电性能的影响,提出了杆塔应采用架设避雷线、且通过接地引下线逐塔接地的防雷方案。针对复合材料被电弧烧蚀后易失去绝缘性能和结构强度的特点,提出了沿导线方向在两回线路中心线上竖直架设引下的方式。然后,开展了复合材料真型塔头雷电冲击放电试验,确定了引下线离塔身距离和下相横担离金属塔身距离,以及杆塔雷电冲击绝缘强度。通过理论计算,获得了110 kV双回线路格构式复合材料杆塔的雷电性能。计算结果表明:与同电压等级铁塔雷电性能相比,复合材料杆塔雷电冲击绝缘强度提高了近1.14倍;在接地电阻为7Ω和20Ω条件下,杆塔的耐雷水平分别提高了81%和94%,雷击闪络跳闸率降低了71%和82%。     

110kV双回线路管型复合材料杆避雷线架设与接地方案研究

我国学者尝试在雷电活动强烈、污秽严重地区的110 k V架空线路应用复合材料绝缘杆,以提高相对地空气间隙距离和爬电距离。然而绝缘水平的提高,复合材料杆还是否需要架设避雷线以及避雷线接地引下线,是防雷面临的关键技术问题之一。针对典型110 k V复合材料杆,对比研究未架设避雷线的复合材料杆与架设避雷线的同电压等级、相同导线高度铁塔线路的雷电性能,考虑2种杆塔线路引雷能力、雷电冲击绝缘强度以及建弧率等因素的差异,发现:2种杆塔线路引雷能力间的差异可以忽略;未架设避雷线的复合材料杆雷电冲击绝缘强度是铁塔的3.5倍,建弧率为铁塔的53%,但是反击耐雷水平仅为24.5 k A,雷击跳闸率高达1.13次/(100 km?a),均明显劣于铁塔。据此,推荐110 k V复合材料杆架设避雷线。然后,对比估算避雷线不同接地方案下雷电性能的差异发现:避雷线若不经引下线接地,则复合材料杆雷电性能明显劣于铁塔,但若经引下线逐杆接地,则雷电性能显著优于铁塔。因此,提出避雷线应逐杆接地。综上所述,110 k V复合材料杆线路防雷接地方案应当采用架设避雷线,且通过金属引下线逐杆接地的设计。     

35kV管型复合材料杆塔并联间隙防雷保护方案

为了充分利用35 kV双回线路管型复合材料杆塔本身性能的优点,需设计合理的雷电防护方案。为此,针对雷害程度不同的地区,提出了2种并联间隙防雷保护方案,分别采取了接地引下线外置和内置的引下方式,并在复合绝缘子横担上设计制造了相应的并联间隙装置。在2种并联间隙雷电防护方案下,对35 kV复合材料真型塔头进行了雷电冲击放电试验,确定了合适的并联间隙尺寸以及杆塔雷电冲击绝缘强度。通过规程法的计算分析结果表明,与同电压等级一般铁塔的防雷性能相比,2种方案下35 kV双回线路管型复合材料杆塔的雷电冲击绝缘强度分别提高了67%和125%,耐雷水平分别提高了58%和109%,雷击闪络跳闸率分别降低了31%和60%。研究结论可为35 kV复合材料杆塔的防雷设计提供参考和依据。     

220kV同塔四回输电线路反击耐雷性能影响因素

采用ATP-EMTP软件建立仿真模型,对220 kV同塔四回输电线路反击耐雷性能进行了仿真计算和分析。分析了雷击杆塔塔顶时,杆塔塔身及各横担不同部位电位分布,并讨论了杆塔高度、杆塔冲击接地电阻、土壤电阻率、绝缘水平等因素对线路反击耐雷性能的影响。结果表明：低土壤电阻率地区杆塔接地电阻对线路反击耐雷性能影响不明显,高土壤电阻率地区降低杆塔接地电阻能够提高线路耐雷水平;需要根据实际条件尽可能地降低杆塔高度;线路各层导线可以采取不同的绝缘水平。     

500kV同杆四回输电线路的反击耐雷性能

架设同杆四回输电线路可有效解决输电线路走廊紧张的问题,雷害事故是在架设高杆塔时需要重点考虑的问题之一。通过电磁暂态计算程序(EMTP)对500 kV交流同杆四回输电线路的反击过程进行了仿真计算和分析,得到线路在不同条件下的反击耐雷水平和跳闸率;分析了杆塔高度、冲击接地电阻以及避雷线的设置情况等因素对反击耐雷性能的影响。计算分析了在雷电流作用下,塔身和横担电位以及导线对其相应的上下横担电位差的分布情况。分析结果表明,在中横担外侧和上横担中部增设避雷线及适当调整最上层导线与上横担间空气间隙的距离可改善输电线路的反击耐雷性能。     

110 kV“上”字型输电线路复合材料横担耐雷水平研究

随着材料工艺和技术的不断成熟,复合材料在输电线路杆塔工程中应用逐渐增多,为研究复合材料杆塔在110 k V输电线路中的防雷性能,在ATP-EMTP软件中建立110 k V典型"上"字型输电线路复合材料横担仿真模型,从地面倾角和复合横担不同长度等对杆塔耐雷水平进行研究。根据耐雷水平计算结果,提出同时满足防雷性能和安全裕度优化的复合材料杆塔结构方案。     

不同串型设计条件下的特高压交流同塔双回线路雷电性能

为准确评估1 000 k V特高压同塔双回线路在不同绝缘子串型下的雷电性能,基于电磁暂态程序(EMTP)和电气几何模型(EGM),分别对特高压同塔双回线路在"I"型、"V"型绝缘子串设计条件下的反击和绕击性能进行了仿真研究。并分析了不同的杆塔最小空气间隙距离、塔高、接地电阻、地面倾斜角对线路雷电性能的影响,提出了最佳优化设计方案。最后,结合"皖电东送"工程的设计、运行情况,对比研究了"V"串线路与"I"串线路的雷电性能。结果表明,与"I"串线路相比,"V"串线路更易出现导线对上横担放电闪络,且反击闪络率也略高,但2者的绕击闪络率相差不大。此外,"V"串线路的防雷薄弱点在于其易出现导线对上横担的放电闪络,而"I"串线路的防雷薄弱点在于其易出现导线对下横担的放电闪络。工程设计中可针对2种串型线路各自的雷电薄弱点进行防雷优化设计。     

避雷线绝缘架设对杆塔雷电流分配的影响

建立了避雷线全线绝缘架设的输电线路雷击模型,研究了雷电流幅值、杆塔接地电阻和杆塔档距对杆塔处雷电流分配特性的影响规律。研究结果发现:雷电流较小的情况下,雷电流分配主要受避雷线绝缘间隙击穿个数的影响;如雷电流幅值为1 k A时,避雷线绝缘架设和直接接地时的分流系数最大差别为9%;雷电流幅值大于20 k A,击穿间隙个数等于或大于5个时,雷电流分配不再受避雷线绝缘架设的影响,而是主要受杆塔接地电阻的影响。因此计算线路的耐雷水平时不需要考虑避雷线绝缘架设的影响。     

同塔多回输电线路几种防雷击跳闸措施的评估

相比于单回线路,同塔线路容易遭受雷电绕击和反击,严重威胁电网安全。评估同塔多回输电线路几种防雷击跳闸措施,包括降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘水平、架设耦合地线和加装线路避雷器等,并提出上述防雷措施的配置原则:采取降阻措施改善接地,采用不平衡高绝缘方式,将耦合地线架设在塔顶,以及根据线路雷击跳闸的具体情况和线路杆塔特点选择性地安装线路避雷器。     

110kV输电线路复合材料杆塔特性试验研究

为了研究110 kV复合材料杆塔特性,对2种不同接地方式下的110 kV单杆双回复合材料杆塔进行了相地操作冲击、雷电冲击、工频污闪等电气特性的试验研究,并对3种结构形式的110 kV复合材料杆塔进行了6种典型工况下的结构荷载试验.根据复合材料杆塔试验结果得出:110 kV复合材料杆塔在合适的接地方式下,杆塔的绝缘水平有...     

试验方式对瓷和玻璃绝缘子交流污闪特性的影响

人工污秽试验是研究污闪特性的重要手段,IEC及我国标准推荐了多种人工污秽试验方法以进行绝缘子闪络特性的试验研究,并提出了几种不同的试验方式,目前常用的有均匀升压法、50%耐受电压法和最大耐受法,但对于不同试验方式下绝缘子污闪特性的差异仍需进行系统研究和比较。为了研究不同试验方式下绝缘子污闪特性的差异,以两种典型的瓷(XP-160)和玻璃(LXY4-160)绝缘子为例,在人工雾室中对3种不同试验方式下绝缘子污闪特性进行了分析和比较。试验结果表明:不同试验方式下绝缘子的闪络特性有一定的差异。不同污秽程度下,均匀升压法得到的污闪电压Uav比50%耐受电压法得到的污闪电压U50%升高了4.27%～12.62%,U50%比最大耐受电压法得到的污闪电压Uws升高了3.94%～13.20%。随着污秽程度的增大,Uav相对U50%提高的百分比和U50%相对于Uws提高的百分比均逐渐增大。     

布置方式对染污绝缘子污闪电压影响综述

染污绝缘子的放电机理、污闪特性是绝缘子防污闪措施研究的核心因素。目前国内外科研机构及专家学者已进行了大量的试验和理论研究,取得了很多有价值的成果。总结了国内外近30年来关于绝缘子污闪的研究进展,从染污绝缘子表面污层的物理特性、污闪形成机理、染污绝缘子试验方法、污闪特性及其绝缘子布置方式等方面系统地分析总结了染污绝缘子污闪电压的各种影响因素,总结了不同布置方式对绝缘子污闪电压的影响规律,提出了不同环境下外绝缘配置的建议。     

瓷和玻璃绝缘子人工污秽交流闪络特性比较

人工污秽绝缘子的闪络电压、污闪电压梯度和有效爬电系数均与其材质和型式有关,国内虽对污闪特性研究较多,但对不同绝缘子的有效爬电系数研究不多。为此在人工雾室中对5种典型结构的瓷和玻璃绝缘子的污闪特性进行了试验研究,根据试验结果分析和计算了5种典型绝缘子的闪络电压、闪络电压梯度、有效爬电系数。结果表明:在人工污秽试验条件下,不同型式绝缘子的污闪电压有较大差异,盐密对不同型式绝缘子的闪络电压的影响程度也有差异;三伞型绝缘子和玻璃绝缘子具有较高的闪络电压;不同绝缘子的有效爬电系数与其结构型式和材质有关,玻璃绝缘子的有效爬电系数高于瓷绝缘子,且玻璃绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而增加,而瓷绝缘子的有效爬电系数随污秽程度的增加而减小。     

直流输电线路污闪特性分析及防范措施

对污闪及其发生、发展、形成过程进行了介绍,重点介绍了直流输电线路与常规交流输电线路污闪的差异性及影响污闪电压的因素,并针对直流输电线路的特点,提出了污闪事故的防范措施建议.     

直流绝缘子串污秽闪络特性的研究

介绍了用于±500kV高压直流输电系统的直流绝缘子串污秽闪络特性的研究结果和中国电力科学研究院±600kV直流污秽试验装置,进行了与国外2个实验室的比对试验,验证了污秽耐受电压与绝缘子串长的线性关系,对污秽均匀分布和不均匀分布情况下的长串悬式绝缘子的污秽闪络电压特性进行了试验研究,得到了大量有价值的试验数据。     

高海拔地区复合绝缘子的直流耐污性能

为了对实际高海拔下复合绝缘子耐污性能(污闪和污雨闪)及其影响因素进行系统研究,在高海拔(1970m)地区,对影响复合绝缘子直流污闪特性的因素,如盐密、灰密、盐成分和污秽上下表面分布等进行了系统研究,同时对直流污雨闪性能受盐密和淋雨量的影响进行了对比试验。试验发现,直流污闪电压与盐、灰密均呈负幂函数关系,盐、灰密越大,直流污闪电压越低;复合绝缘子直流污闪电压随着盐混合物中CaSO4所占比例的增大而升高;污秽上下表面分布越不均匀,污闪电压越高。同时,盐密对直流污雨闪电压的影响亦符合负幂函数关系;污雨闪电压随淋雨量的增大而降低。该结果可直接作为高海拔地区直流输电工程外绝缘设计的试验参考。     

利用排放绩效方法控制SO2污染研究

通过对山西省电力行业SO2污染现状的摸底实测，采用重点分析、理论计算得出了各等级机组的排放绩效限值，从而更科学地对山西电力行业SO2排放进行控制。     

110kV双回线路格构式复合材料杆塔的污秽性能

为了呈现、阐释和解决110 k V双回线路格构式复合材料杆塔在污秽性能试验中塔头局部放电这种罕见的现象和问题,首先介绍了典型设计的110 k V双回线路格构式复合材料杆塔结构特点,开展了真型试验塔头的污秽性能试验,观察到在塔头的玻璃绝缘子钢帽、节点金属螺栓等金属节点处有显著的局部放电现象。然后仿真计算研究了试验塔头的电位和电场分布,结合试验塔头涂污、但不进行喷雾的工频耐压试验以及金属螺栓周围采取涂覆室温硫化硅橡胶(RTV)涂料(提升介质表面介电强度)防护措施后的污秽性能试验,分析获得了塔头金属节点局部放电的机理:在导线试验电压激励下,塔头电位分布不均匀,绝缘子串两端电位差约为49.7 k V,约占试验电压的50%;在污秽和水雾同时存在的污秽性能试验条件下,防污性能较差的玻璃绝缘子串上产生了强烈的污层局部放电和电流;这些污闪电流电荷在金属节点上聚集,导致金属节点电场强度增强,达到电晕放电起始电场强度,引起局部放电。即承受电压较高、防污性能较差的玻璃绝缘子串是导致局部放电的根本原因和源头。据此,提出了采用加均压环的耐污型复合绝缘子替换玻璃绝缘子串的推荐防护措施,试验表明,该措施能有效避免塔头发生局部放电,而且塔头污秽闪络电压可高达145 k V,具有足够的防污裕度。     

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。     

喷涂PRTV涂料玻璃绝缘子串染污外绝缘特性研究

PRTV涂料因其憎水性能良好,在输电线路外绝缘的建设和维护上得到了广泛应用。通过大量人工污秽试验,研究了220 k V和500 k V电压等级输电线路玻璃绝缘子串在PRTV涂料不同喷涂方式下的染污外绝缘性能。研究表明,PRTV涂料对提高绝缘子串污闪电压,降低表面泄漏电流效果明显;不完全喷涂PRTV涂料玻璃绝缘子串的污闪电压比普通绝缘子串有很大提高,甚至与完全喷涂效果相差不大,可大大节省涂料用量。提出了适合于220 k V电压等级绝缘子串的PRTV涂料喷涂方式,为输电线路外绝缘的设计和性能维护提供了支持和参考。