光纤复合架空地线直流融冰绝缘化改造对地线绝缘子与并联放电间隙的电气要求

为满足光纤复合架空地线(OPGW)直流融冰的需要,同时解决环流损耗和易遭雷击断股等问题,须将OPGW接地方式由目前常用的逐塔接地改造为分段或全线绝缘、单点接地方式;OPGW经地线绝缘子及其并联放电间隙与杆塔相连。为此,提出了OPGW直流融冰绝缘化改造对并联放电间隙的电气要求,分别对正常运行时、地线直流融冰条件下和雷击情况下的并联放电间隙电气性能进行了详细的计算分析和试验研究。结果表明:并联放电间隙距离选择应满足感应电压和直流融冰电压的耐受要求,还应保证并联放电间隙在雷电过电压下可靠击穿;要满足工频感应电压的耐受要求,间隙距离可取20~100 mm;要满足直流融冰电压为-20 k V×(1±10%)的耐受要求,间隙距离应大于60 mm;考虑到间隙放电的分散性,间隙距离宜适当增大,推荐值为70~80 mm;70~80 mm间隙距离的雷电冲击放电电压一般不大于100 k V,线路遭受雷击时,地线绝缘子与并联放电间隙所承受的电压至少为885 k V,甚至高达数MV,并联放电间隙能可靠击穿,从而确保地线绝缘子的运行安全性。该研究结果可为OPGW直流融冰绝缘化改造提供理论支撑和数据支持。     

地线绝缘化对500kV威甘甲线耐雷性能影响理论分析

在中重冰区地线覆冰将影响架空输电线路的安全运行,地线除冰尤为重要。直流融冰是解决架空输电线路导线覆冰的有效措施,地线绝缘化是地线能够进行直流融冰的前提条件。地线绝缘化后其电气性能必须满足正常运行、融冰运行及线路防雷等的条件。笔者以500 kV威甘甲线地线绝缘化为例,介绍其地线绝缘化的方式,及地线绝缘化后绝缘子及绝缘子间隙的电气性能;利用EMTP仿真软件对地线间隙击穿与雷电流幅值的相关性进行了分析;理论计算威甘甲线地线绝缘化前后其保护角及雷击跳闸率的变化,得出因融冰需要地线绝缘化后500 kV威甘甲线耐雷性能变化不大的结论。     

输电线路地线直流融冰绝缘间隙的研究及应用

文章从空气间隙理论取值、放电间隙的高海拔修正、对间隙放电试验的分析、覆冰条件下直流放电间隙等多方面探讨了云南昭通电网采用直流融冰工程时地线绝缘间隙的选择,认为本工程中当融冰电压为20kV和35kV时,最后间隙取值为120mm和150mm是合理的。     

输电线路架空地线节能接地技术

架空地线与导线之间存在电磁感应,由此带来架空地线电能损耗问题。对架空地线节能接地技术进行系统研究,提出架空地线感应电压的控制原则,区分单回、多回线路提出架空地线节能接地方式以及地线分段节距计算公式。提出地线绝缘子及间隙选型要求,给出标准大气压以及不同海拔、温度、湿度条件下间隙距离参数,对冰区绝缘子还提出了覆冰绝缘配置和直流融冰技术要求。提出多种光纤复合地线（optical fiber composite overhead ground wire, OPGW）节能接续方案,并介绍了OPGW常用金具。提出的架空地线节能接地技术已在广东电网冰区、非冰区线路中实际应用。     

500 kV输电线路绝缘架空地线并联间隙放电原因分析及防范措施

对蒙东地区500 kV输电线路绝缘架空地线并联间隙放电原因进行了分析,因在设计阶段理论计算得出耐张段小于1 km的线路感应电压最大值为388 V,未在该耐张段绝缘地线设计单点接地,而是全绝缘。但现场实际电压值远超过25 cm并联间隙所能承受的击穿电压值,造成了不间断放电。暴露出线路设计只考虑了单一线路理论计算,没有考虑同廊道多回线路复杂的电磁场环境对绝缘地线感应电压的影响等问题。为确保架空绝缘地线安全运行,提出对500 kV绝缘架空地线采取防范措施:开展同廊道、复杂运行环境绝缘架空电线不同接地形式下感应电压理论计算,以满足运行要求;开展并联间隙距离、绝缘子零值检测,红外测温,及时消除缺陷,防止绝缘地线间隙放电造成地线脱落等问题。     

复合绝缘子覆冰操作冲击特性研究

覆冰后的绝缘子串电气强度明显下降,容易造成覆冰绝缘子串冰闪事故,对输电线路及电网的危害性极大。本文在国内外研究的基础上,对覆冰复合绝缘子的操作冲击特性进行了以下研究：研究在不同覆冰重量下,对覆冰复合绝缘子在操作冲击时U50%。放电电压的影响。研究在不同覆冰水电导率情况下,对覆冰复合绝缘子在操作冲击时U50%。放电电压的影响。综合分析了覆冰参数和覆冰状态对复合绝缘子U50%。放电电压的影响。     

光纤复合架空地线直流融冰绝缘化改造方法应用研究

在覆冰季节,输电线路重冰区段的光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)易发生因覆冰后应力过载导致的光纤断裂事故。覆冰已严重影响重冰区段的OPGW光缆安全运行。针对既有线路,可采用对OPGW(地线)绝缘化改造后,通过直流融冰消除覆冰。以国网凉山公司110 kV雷坝二线N56至N80重冰区段OPGW(地线)为研究对象,在已有OPGW绝缘化改造直流融冰研究成果基础上,对包含OPGW(地线)直流融冰回路、绝缘段感应电压计算、接地方式、地线绝缘子选型在内的关键技术问题进行了研究。目前,采用所研究成果实施的N56至N80重冰区段OPGW绝缘化改造工程已完成。在2018年冬季至2019年春季,已对该线路绝缘改造区段OPGW开展直流融冰4次,融冰效果良好,线路运行正常。对该线路OPGW(地线)绝缘改造涉及到的关键技术说明可供后续OPGW绝缘化改造参考。     

500 kV输电线路OPGW引下线弧光放电原因分析及防范措施研究

为分析500 kV输电线路光纤复合架空引下线对龙门架空气间隙击穿放电原因,结合空气间隙击穿原理,通过对放电点、接地网导通性及线路覆冰情况排查,发现光纤复合架空引下线覆冰,导致光纤复合架空引下线与龙门架之间的空气间隙不足,故障短路电流使光纤复合架空引下线产生高电压并对龙门架构架放电。最后提出新建工程引下光缆与杆塔或构架本体间距不小于50 mm,改造工程线夹之间新增长度不小于50 mm,电弧放电后应检查接地网完整性等防范措施。     

复合光纤架空地线交流融冰法的研究

冰灾引发的输电线路覆冰事故严重危害电力系统安全稳定运行,尤其是电力通信地线的覆冰事故,可能造成供电、通信中断等危害,因此,提高地线融冰技术是关键。本文提出一种复合光纤架空地线新型交流融冰法,具有感应电压低、无功小、融冰电源设备成本低、操作方便等优点,适用于受灾的复合光纤架空地线(OPGW)耐张段间覆冰线路的融冰,局部针对性融冰确保线路耐压耐热要求,减小融冰耗能。所提出的OPGW结构采用漆包线绕制无感双绞线取代铝包钢中心线作为加热源。设计制作实验样品,并进行裸导线加热升温实验以及OPGW融冰实验。基于热路法,建立等效热路模型,进行温升计算及Matlab仿真,实验结果和计算结果基本吻合,初步验证新型OPGW结构交流融冰的可行性。     

220kV防冰闪型复合绝缘子冰闪特性

由覆冰引起的输电线路绝缘子绝缘特性下降是导致电网事故的重要原因之一。为此,研究了220kV复合绝缘子的覆冰电气特性。针对220kV的防冰闪型复合绝缘子进行污秽模拟及覆冰过程试验,采用恒压升降法获得复合绝缘子50%闪络电压U50%及其标准偏差σ50%,并测量了其在覆冰条件下的电压分布情况。结果表明:在相同条件下,防冰闪型复合绝缘子的冰凌桥接时间比普通绝缘子的冰凌桥接时间延缓了约5倍,但是其单位长度覆冰质量比普通绝缘子增加了约0.6kg/m。覆冰情况下防冰闪型复合绝缘子的50%闪络电压U50%比普通型复合绝缘子高11.4%,电压梯度Eh高7.8kV/m。因此,优化复合绝缘子的伞形结构可改善其冰闪特性。     

覆冰绝缘子串的交流闪络特性和放电过程

为了解长串绝缘子在高海拔下的冰闪特性,在气候室内对XP-70、XWP2-160绝缘子串和FXBW4-110/100合成绝缘子进行了人工覆冰电气试验研究。结果表明:气压对覆冰绝缘子串冰闪电压的影响与污秽绝缘子的相似,3种绝缘子的气压影响指数分别为0.64、0.55和0.69;在不同气压下冰闪电压与绝缘子串长均呈线性关系;绝缘子串覆冰以后的电压分布发生变化且受冰的状态的影响,这个变化是覆冰绝缘子串电气特性下降的主要原因;覆冰绝缘子串的局部电弧发展成完全闪络所需的时间比污秽绝缘子长,且受冰层的融化和冰凌状态的影响;覆冰绝缘子的临界闪络电流大于污秽绝缘子,且与绝缘子串长和类型有关,其原因有待进一步研究。     

覆冰绝缘子直流闪络特性研究现状

在总结大量文献研究成果基础上 ,从闪络特性和机理等方面分析了覆冰绝缘子直流闪络的各种影响因素。结果表明 :闪络电压与覆冰类型、覆冰水电导率、覆冰量及气压等有关 ;长串的直流闪络梯度较短串小 ,闪络频率与电压梯度成正比 ;闪络是由持续、高幅值的泄漏电流融化冰层所致。并提出了覆冰绝缘子闪络特性方面亟待研究的课题。     

复合绝缘子污闪与冰闪特性及临界闪络电流研究

绝缘子的电气特性是进行输电线路外绝缘设计的关键参数之一,其临界闪络电流对绝缘子的状态评估和闪络预警有着重要的作用。以FXBW-110/100型复合绝缘子为试品,在人工气候室对该绝缘子进行了人工污秽试验和人工覆冰试验。试验结果表明：复合绝缘子污闪和冰闪电压随着绝缘子表面盐密的增加而降低,冰闪和污闪电压与盐密均满足负幂指数关系,覆冰条件下的污秽特征指数与污秽无覆冰状态下的特征指数相差不大,可将覆冰视为一种特殊形式的污秽;在相同污秽条件下覆冰复合绝缘子的闪络电压比未覆冰的闪络电压低,随着覆冰厚度的增加,绝缘子闪络电压进一步降低;复合绝缘子污闪和冰闪的临界闪络电流与盐密满足幂指数关系,污闪和冰闪的临界闪络电流均随着绝缘子表面的盐密的增加而增加,在相同污秽条件下覆冰绝缘子的临界闪络电流比未覆冰的临界闪络电流更大。     

考虑污秽度及伞型结构影响的110kV支柱绝缘子交流闪络电压特性

支柱绝缘子覆冰后会使其电气绝缘性能显著下降,严重影响变电站的安全运行。为此,在人工气候室内开展了3种110kV支柱绝缘子在2种覆冰状态(L类、S类,圆柱形监测导体的冰厚分别为7mm、12mm)时交流覆冰闪络特性随染污盐密变化关系,及加装增爬型伞群后闪络电压的研究。结果表明:3种支柱绝缘子在S类覆冰状态时的最低冰闪电压间的差异很小,且防污型大伞径的支柱绝缘子的爬电距离不能充分利用;加装增爬型伞群后支柱绝缘子在相同覆冰状态和污秽的情况下50%闪络电压将明显提高。研究结果可为我国重覆冰地区采用增爬裙的支柱绝缘子提高变电站支柱绝缘配置和设计提供参考。     

500 kV线路地线绝缘子间隙烧伤研究

针对500 kV线路地线绝缘子间隙烧伤实际工程问题,通过系统性分析发现地线绝缘子接地方式安装错误导致耐张段地线全绝缘,是造成间隙烧伤的主要原因。其次,地线绝缘子间隙结构设计不合理也是一个重要原因。对500 kV线路可能采取的所有接地方式进行了不同工况下的定量研究,通过仿真计算绝缘架空地线在不同接地方式下的感应电流、感应电压和感应能量,进一步量化确定地线绝缘子间隙烧伤的原因。结合仿真结果和工程实际,提出了地线绝缘子间隙改进方案。     

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。     

重冰区输电线路绝缘子选型问题

输电线路的绝缘配合主要是选择绝缘子型式、绝缘子串片数和空气间隙。根据重冰区输变电示范工程的需求,总结国内外研究现状和大量试验结果,比较了多种大吨位瓷绝缘子和玻璃绝缘子的覆冰闪络特性,利用所得结果选取了重冰区输电线路悬式绝缘子型号及串型。结果表明:XZP-300瓷绝缘子串覆冰闪络电压比XZP-210高,LXZP300玻璃绝缘子串覆冰闪络电压比LXZP-210高;间插布置绝缘子串和"V"型串绝缘子串冰凌桥接的速度变慢,饱和覆冰量大于常规悬垂串;重冰区线路可以采用考虑大吨位瓷绝缘子和玻璃绝缘子间插式的布置和"V"型绝缘子串相结合的方式,改善绝缘子串的防冰闪特性。     

输电导线覆冰与绝缘子串覆冰的关系分析

绝缘子串发生覆冰桥接闪络是影响架空输电线路安全运行的主要因素之一。根据不带电绝缘子串及同期导线覆冰的观测数据,分析了玻璃、陶瓷及复合绝缘子串的覆冰质量与导线覆冰质量的关系,研究了绝缘子串发生桥接与导线标准冰厚的关系。     

110kV输电线路并联间隙的电气性能试验

介绍了东莞地区110 kV输电线路并联间隙装置的电气性能试验研究结果。试验内容包括复合绝缘子安装并联间隙后的电晕特性和无线电干扰特性,绝缘子串雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性的对比试验,不同长度复合绝缘子安装并联间隙后雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性试验,工频大电流燃弧特性试验,大电流通流能力试验。通过这些电气性能试验,验证了该110 kV输电线路并联间隙满足运行要求。