低气压下直流正极性冰电极电晕特性研究

覆冰将改变绝缘介质的放电过程，导致电力系统绝缘性能下降，为深入研究覆冰绝缘子串中空气间隙的电晕放电特性，基于冰棱-冰板电极系统，通过脉冲电流传感器和紫外线成像仪CoroCAM IV+揭示了气压对起晕电压、放电模式、放电波形及其幅值等的影响。通过数学分析提出表征不同大气压下不同间隙长度时起晕电压的修正公式，分析和讨论气压对放电脉冲及其幅值的影响。理论分析表明，随着气压的降低，覆冰空气间隙起晕电压呈幂函数或指数函数降低，特征指数同间隙长度相关。试验结果与理论分析一致，进一步揭示了覆冰环境下电晕放电的特性。     

气压对直流正极性下冰柱-冰板间隙电晕放电的影响

为进一步了解低气压下覆冰对绝缘子的危害,该文选择冰柱-冰板间隙模型,借助数据采集卡、紫外线成像仪和自行设计的电流传感器等设备,在人工气候室内研究低气压下冰柱-冰板模型的电晕放电特性。文章分析了气压对冰柱-冰板间隙的起晕电压、平均放电量和冰柱尖端处的放电区域等方面的影响。结果表明：起晕电压随着气压的降低而降低,平均放电量和冰柱尖端处的放电区域均随着气压的降低而减小,同时,在较低气压下,起始放电更容易形成辉光放电,放电测量也更困难。     

直流电压下冰棱尖端放电实验研究(英文)

由于冰凌尖端和覆冰绝缘子表面之间的放电情况与覆冰绝缘子闪络电压紧密相关而引起了高度的关注,在冰凌和冰板模型基础上,通过实验研究了直流情况下冰凌尖端电晕放电现象。研究结果发现:冰凌到覆冰绝缘子表面间距、环境温度、冰水电导率对起晕电压有一定的影响,其影响原因也被逐一分析;揭示了电晕放电发展过程,在不同电压极性下,电晕放电对冰凌尖端的影响不同;当环境温度为?5℃,不同电压极性下冰凌尖端起晕电压与普通电极情况不一致,这种情况希望得到更多的证实。研究结果将会提升对覆冰绝缘子放电的理解,并有助于防止闪络情况的发生。     

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。     

冰棒—冰板间隙负极性电晕起始放电特性

国内外研究结果表明,绝缘子覆冰过程的一个显著现象是:在带电情况下,其表面冰凌并未完全桥接,而是在伞裙间形成一定的冰棱空气间隙。为研究这种空气间隙对放电发展的影响,利用冰棒-冰板空气间隙放电模型在人工气候室内进行了负极性直流电晕放电试验,并分析了不同间隙距离、不同大气压、不同覆冰类型(包括冰的表面状态以及覆冰水电导率)情况下的电晕起始放电特性。研究结果表明:随着空气间隙长度的减小和气压的降低,负极性电晕起始电压也明显下降;湿冰时的电晕起始电压高于干冰时的电晕起始电压。这些研究结果为进一步深入开展覆冰电极系统的电晕放电机理和覆冰绝缘子闪络研究打下了基础。     

混合凇覆冰对输电线路光滑导线起晕电压的影响

混合凇覆冰导线表面会形成极其粗糙的冰凌及冰树枝,使得覆冰表面电场发生畸变从而影响起晕电压,但目前国内外尚未深入分析混合凇覆冰对光滑导线起晕电压的影响。为此,利用低温低气压气候试验室,对混合凇覆冰光滑导线进行了交流条件下的电晕试验。利用CoroCAM IV+紫外成像仪和I-U曲线拟合法测量了覆冰条件下导线的起晕电压,建立了混合凇有限元模型,并进行了电场分析。结果表明:混合凇覆冰后,光滑导线的起晕电压会出现跌落;随着覆冰更加严重,光滑导线的起晕电压会不断下降,但下降速度逐渐减慢并趋于饱和;当施加的覆冰水电导率不同时,光滑导线的起晕电压及其覆冰形态都无明显变化。所得结论可为混合凇频发地区的输电线路设计提供理论依据。     

覆冰对交流导线电晕起始特性影响规律的研究

中国输电线路走廊不可避免会穿越覆冰区。国内外对于导线电晕开展了长期研究,相对覆冰对交流导线电晕起始特性的影响研究还较少。笔者基于小电晕笼搭建了一套模拟覆冰条件下的导线电晕特性试验平台,采用光滑钢管模拟单根导线进行覆冰试验。通过改变覆冰水电导率和冰凌长度研究不同程度覆冰对导线起晕特性的影响。研究结果表明:在一定范围内,覆冰水电导率对覆冰导线起晕电压影响不大;冰凌使导线表面电场畸变严重,随着冰凌长度的逐渐增加,导线电晕电流也随之显著增大,对应的导线起晕电压和等效粗糙系数明显降低;当冰凌长度约超过18 mm时,起晕电压和等效粗糙系数变化很小,趋于饱和。     

覆冰棒板间隙直流电晕放电试验及测量

研究结果表明,在带电情况下覆冰绝缘子表面冰棱并未完全桥接,在覆冰绝缘子串两端的伞裙之间存在一定的空气间隙。为了研究这种空气间隙对放电发展的影响,提出了冰棒-冰板空气间隙模型。设计了紫外线成像仪CoroCAM IV+和基于虚拟仪器LabVIEW相结合的电晕测量系统。通过对冰棒-冰板空气间隙电晕放电脉冲的测量,证明该测试系统性能良好,能够满足试验测试要求。同时为下一步深入开展覆冰电极系统内空气间隙电晕放电的机理研究提供了试验平台。     

雨凇覆冰对输电线路光滑铝导线起晕电压的影响

为探求雨凇覆冰形态对输电线路导线电晕起始特性的影响规律,在低温低气压人工气候试验室内完成了光滑铝导线的雨凇覆冰及覆冰后的交流电晕试验,并结合紫外成像仪技术和电流-电压(I-U)曲线拟合方法对雨凇形貌和导线起晕电压进行了测量和分析。试验结果表明:光滑导线上雨凇覆冰导致其起晕电压严重降低,且随着覆冰时间延长,导线起晕电压还将持续下降,但下降的速度呈逐渐减慢的趋势;雨凇覆冰形态并不随覆冰水电导率的不同而发生改变,但随着覆冰水电导率的增加,导线起晕电压会逐渐降低。所得结论可供雨凇频发地区的输电线路设计与选型参考。     

绞线带电雾凇覆冰后的电晕起始特性

为深入研究不同雾凇冰树枝形态对覆冰导线表面电场分布及其电晕起始特性的影响规律,在多功能人工气候实验室中,使用4种导线进行了不同电场下雾凇带电覆冰后的起晕电压试验。结合紫外成像仪和曲线拟合法对覆冰导线的起晕电压进行研究,根据雾凇形态建立了冰树枝尖端的电场分布模型,利用Ansoft有限元软件进行了仿真计算。研究结果表明:雾凇覆冰后,导线起晕电压会明显下降;冰树枝形态的不同会导致起晕电压出现波动趋势;相同覆冰时间内,覆冰对粗导线的影响较小;覆冰厚度的增加会增大导线等效直径从而升高起晕电压,但升高速度逐渐减慢;冰水电导率对雾凇形态及起晕电压没有影响;雾凇冰树枝会增大导线粗糙度从而使导线电场分布发生畸变。研究结论可为研究覆冰导线的起晕特性提供理论参考。     

交直流复合电压下棒-板电极起晕电压实验分析

为了获得复合电压作用下电极的起晕特性,在室内搭建了复合电压下无锈棒-板电极起晕特性实验平台,采用串联的复合加压方式,即一个电极上施加直流电压,另一个电极上施加交流电压,以紫外光子计数的突变作为电晕起始判据,获得了直流和交流复合电压下的电极起晕特性。同时对比了不同直流电压极性、电极加压方式和不同复合电压升压方式下电极起晕电压的特点,探究复合电压下棒电极半径和棒板间隙对电极起晕电压的影响。实验结果表明:在相同的大气条件及电极布置下,由于空间电荷影响,棒电极正直流、板电极交流加压方式下的起晕电压比棒电极交流、板电极正直流加压方式下的起晕电压高;在棒-板气隙间距0~5cm范围内,定直变交复合升压方式下,交直流分量有效值叠加后的起晕电压随着直流分量的增加而升高,定交变直方式下,该值随着交流分量的增加而下降,且交直流分量间互为线性关系。本文的研究成果可以为进一步研究复合电压作用下电极的电晕机理及起晕电压的准确预测奠定坚实基础。     

气压对发电机定子线棒端部电晕放电特性的影响(英文)

According to the mechanism of corona discharge at the end of the generator stator bar,a model of stator bar end corona discharge is presented.In a closed corona cage at low atmospheric pressure,the corona discharge characteristics of the stator bar end model were observed using an ultraviolet imaging instrument and an oscilloscope.The influence of atmospheric pressure on the corona inception voltage and discharge intensity was analyzed.The results show that the corona inception voltage is lower under lower atmospheric pressure;the discharge intensity is stronger under lower atmospheric pressure.The particles swarm-optimized support vector machine was employed to analyze the impacts of air pressure and humidity on the corona inception voltage.Error between the calculated value of the established model and the experimental value is less than 5%.The established model can be used to calculate the corona inception voltage of the stator bar end model.     

直流正极性下冰柱–冰板电极中电晕放电量的分析

为进一步了解覆冰绝缘子表面空气间隙的存在对输电线路的危害，在应用模/数转换器、紫外线成像仪、工控机和自行设计的电流传感器的基础上，研究了在不同施加电压、空气间隙长度、覆冰水电导率和冰类型的情况下电晕平均放电量的变化，并揭示了它们对电晕放电特性的影响。结果表明：直流正极性下的放电量分布满足正态分布，其值随着间隙长度的增加而减小；放电量与电极表面材料有着密切关系；覆冰水电导率对放电量的影响与冰的类型(干冰、湿冰)有很大关系。     

气压湿度对负直流电晕特性影响的研究

为得到负直流电晕特性随着气压湿度的变化规律,建立了考虑气压湿度影响的负直流电晕起始电压的物理模型,利用模拟电荷法和计算表面光电子数目的方法求解了负直流电晕起始电压。在人工气候罐中,利用棒–板电极,测量了不同气压湿度下的负直流电晕起始电压和电晕电流。计算和试验结果表明:电晕起始电压随气压下降、湿度升高而减小,主要原因分别是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大和高场强区域内碰撞电离能力的增强。当直流电压和电晕起始电压的比值一定时,电晕电流随气压下降、湿度升高而减小;当直流电压一定时,电晕电流随气压降低而增大,随湿度升高而减小。电晕电流和直流电压、电晕起始电压关系式中的系数C随湿度增大的不同变化趋势和正负离子与水分子结合状态的差异有关。     

覆冰绝缘子交直流闪络场路模型的研究

该文建立了覆冰绝缘子的交直流闪络场路模型,该模型将覆冰绝缘子的闪络分为空气间隙击穿前电弧的起始、空气间隙击穿后电弧在冰表面的发展和临界闪络判定3个阶段。通过对空气间隙击穿前后覆冰绝缘子电场分布的计算,并结合覆冰绝缘子闪络电路模型中电弧的E-I特性和U-I特性,求取覆冰绝缘子的临界闪络电压和电流,进而求取闪络过程中的U-I特性和I-t特性,并可以避免用电路模型采用简化公式计算覆冰各参量所产生的误差。通过与其他理论模型计算结果和真实覆冰绝缘子的试验结果的比较,对该文所建立模型进行了验证。