火焰条件下间隙的直流电压击穿特性研究

近年来,多条特高压直流线路建成投运,还有多条直流输电线路正在规划,山火严重威胁到输电线路的绝缘安全和可靠运行,研究火焰条件下间隙的直流电压击穿特性和放电机理具有重要意义,但国内外在山火条件下间隙直流电压击穿特性方面的研究较少。间隙在山火条件下击穿机理涉及火焰温度、电导率和灰烬等个因素,不同植被的燃烧特性决定了这3种因素触发放电的影响程度不同,因而击穿电压存在较大的差异。文中研究典型植被的火焰特性,利用模拟山火对不同影响因素条件下的导线?板间隙直流电压放电特性进行试验研究,分析了山火条件下间隙击穿机理。研究发现间隙在火焰中绝缘强度下降到纯空气的20%左右,直流电压下间隙的击穿存在明显的极性效应。     

火焰条件下间隙的直流电压击穿特性研究EI北大核心CSCD

近年来,多条特高压直流线路建成投运,还有多条直流输电线路正在规划,山火严重威胁到输电线路的绝缘安全和可靠运行,研究火焰条件下间隙的直流电压击穿特性和放电机理具有重要意义,但国内外在山火条件下间隙直流电压击穿特性方面的研究较少。间隙在山火条件下击穿机理涉及火焰温度、电导率和灰烬等个因素,不同植被的燃烧特性决定了这3种因素触发放电的影响程度不同,因而击穿电压存在较大的差异。文中研究典型植被的火焰特性,利用模拟山火对不同影响因素条件下的导线?板间隙直流电压放电特性进行试验研究,分析了山火条件下间隙击穿机理。研究发现间隙在火焰中绝缘强度下降到纯空气的20%左右,直流电压下间隙的击穿存在明显的极性效应。     

典型植被火焰下导线–板间隙击穿特性及放电模型研究

针对山火引发输电线路跳闸事故频发的问题,选取了输电线路走廊易于引发线路跳闸的典型植被,利用模拟山火试验平台研究了导线–板间隙在典型植被火焰下的工频击穿特性,通过击穿电压与泄漏电流数据分析了不同植被火焰下间隙击穿特性的差异性,根据间隙的放电机制以及电弧路径发展的图像,建立了火焰条件下间隙放电模型,并对其有效性进行了验证。研究结果表明:植被火焰下间隙的绝缘强度明显下降,特别是在杉树枝火焰下,导线–板间隙的平均击穿电压梯度可降低为纯空气间隙的10%;植被在稳定燃烧阶段的泄漏电流最大,且正半波的泄漏电流值大于负半波,最大可达负半波的十倍左右;在灰烬颗粒影响下,秸秆、茅草等植被在火焰高度较低时,也会导致输电线路跳闸,研究成果可为输电线路在山火条件下的安全稳定运行措施提供参考。     

典型植被灰烬颗粒对导线-板间隙放电特性的影响

为分析典型植被灰烬颗粒对导线-板间隙放电特性的影响,利用模拟山火试验平台研究茅草、秸秆、杉树枝叶三种典型植被灰烬颗粒下间隙的交流击穿特性;同时建立仿真模型,系统分析颗粒对间隙击穿特性的影响机制。结果表明:在交流电压下,灰烬颗粒的存在使间隙的绝缘强度大幅度下降,平均击穿电压梯度约降至纯空气间隙的54%,茅草的灰烬颗粒对间隙交流击穿特性的影响大于其他植被;颗粒的存在会使间隙背景电场发生明显的畸变,长条形颗粒附近的最大电场强度约增大为背景电场强度的10.2倍,当长条形颗粒的长度由15 mm增至25 mm时,间隙的最大电场强度增大约55.7%;颗粒离模拟导线越近,相对介电常数越大,其对间隙电场的畸变程度越大。     

火焰中颗粒对间隙放电特性的影响

森林火灾易导致输电线路间隙绝缘强度下降,造成间隙放电而发生跳闸故障,严重影响电网的安全稳定运行。间隙击穿受火焰温度、带电粒子、颗粒与灰烬等的影响。为此,通过模拟山火研究了导线-板间隙在典型植被火焰条件下的击穿特性和火焰中颗粒对间隙放电特性的影响。进行了颗粒对电场畸变仿真研究,详细分析了火焰条件下颗粒触发间隙放电的机理。结果表明:在火焰条件下的颗粒触发放电特性和空气条件下有明显的不同,灰烬在山火条件下触发间隙放电具有倍增效应,能导致间隙因绝缘强度发生剧烈下降而击穿,击穿电压最多将下降为原来的1/10。     

全火焰条件下植被燃烧特征量对导线?板间隙击穿特性的影响

近年来,输电线路走廊山火频发严重威胁电网的安全稳定运行。选取了山火条件下易引发线路跳闸的典型植被,对其燃烧特性和全火焰条件下导线-板间隙的交直流击穿特性开展了试验研究,并提取了热释放速率、火焰温度、高度和电导率等燃烧特征量,分析了燃烧特征量对全火焰条件下间隙击穿特性的影响机制。结果表明,不同植被类型火焰对间隙击穿特性的影响差异较大,尤其在杉树枝火焰下,导线-板间隙的工频击穿电压和直流正极性击穿电压分别下降为纯空气间隙的10%和6%左右;间隙击穿电压存在明显极性效应,直流正极性下间隙的击穿电压低于直流负极性;植被火焰的电导率是间隙绝缘强度下降的主要原因,其次为热释放速率和火焰高度,火焰温度的影响较小。     

500kV输电线路的山火击穿特性及机制研究

近年来中国森林火灾频繁发生,严重威胁到输电线路的绝缘安全和可靠运行。结合500kV输电线路山火事故录像以及棒-板间隙在木垛火条件下的放电特性,分析了500 kV输电线路在山火条件下的击穿特性和机制。结果表明：1）火焰的绝缘电阻随火焰高度的增加而增大;2）在木垛火焰条件下,棒-板间隙的工频击穿强度降低为纯空气间隙下的23%;3）火焰温度、火焰电导率和颗粒等能够促进放电的发展,并导致间隙的绝缘水平下降;4）导线对火焰顶部的预放电能促进燃烧,电弧则能够增强山火燃烧的强度并抬升火焰的高度,导致击穿电压降低。由试验与分析可知,输电线路因山火击穿是由火焰温度、电导率以及灰烬与烟雾等3个因素促进放电发展的结果,并指出提升导线高度,控制线路走廊附近的植被种类、高度和密度能够有效地提高线路在山火条件下的绝缘水平。     

模拟山火条件下导线-板间隙击穿特性影响因素分析

利用模拟山火试验平台,开展导线-板间隙在不同燃烧条件下的工频击穿特性,分析植被类型、燃烧强度、风速和坡度等因素对间隙击穿特性的影响机制。结果表明:不同类型植被火焰下,间隙的击穿特性差异较大,杉树枝叶和杉树干火焰下,间隙的工频击穿电压分别约下降为纯空气间隙的10%和20%;当火焰桥接全部间隙时,植被燃烧强度对间隙击穿特性的影响较小;随着坡度的增加,火焰间隙的绝缘强度出现大幅度下降。因此,对实际输电线路,需重点关注坡度较大的地方,特别是"V"形山谷位置,更易出现山火引发线路跳闸事故。     

山火引发输电线路间隙放电机理与击穿特性综述

山火发生时火焰的高温、高电导率、多灰烬等使架空输电线路间隙绝缘强度显著下降,可能引发线路跳闸,且重合闸不成功概率大,易导致线路停运的严重事故。近年来,山火频发给电网的安全稳定运行带来了严峻的挑战。为此,对山火引发输电线路间隙放电机理与击穿特性研究进行了综述,分析了国内外模拟输电线路山火试验平台搭建、试验方法、山火条件下输电线路间隙放电机理,间隙交直流电压击穿特性研究现状。分析表明山火模拟试验平台考虑的影响因素多较为单一;因模拟试验的尺度、植被类型、试验方法等的差异,试验结果差异性及分散性较大;火焰燃烧特性及产物对间隙放电的影响机理研究考虑的影响因素较为单一。对指导山火情况下输电线路跳闸防护具有一定的局限性。建议系统开展山火条件下不同尺度、电极类型间隙交直流击穿特性研究,结合试验数据,开展电场、火焰温度、电导率、灰烬及颗粒等因素对间隙绝缘击穿特性影响的单一和综合作用机理研究。     

绝缘护套包覆对500 kV输电线路导线与杆塔间空气间隙击穿特性的影响

为有效解决输电线路风偏放电问题,对输电线路及金具进行绝缘包覆以提高放电击穿电压,仿真和试验研究了绝缘护套包覆对500 kV输电线路模拟杆塔中导线与塔身间空气间隙击穿特性的影响.试验过程中,对单导线及4分裂导线分别施加1 min1.1倍工频相电压(318 kV),通过改变导线与杆塔间距研究不同间距下的耐压情况.仿真结果表明,导线包覆绝缘护套后,其表面最大场强随间距增大而降低:裸导线空气间隙击穿电压与间隙距离呈线性关系;单导线包覆绝缘护套后可缩短13.6％的间隙距离,4分裂导线包覆绝缘护套可缩短9.3％的间隙距离;击穿点均位于绝缘盒连接处,其原因是此处以室温硫化硅橡胶填补缝隙密封时施工密封不严.绝缘护套包覆导线及金具措施可有效提高输电线路导线与杆塔间空气间隙击穿特性,但应严格控制施工工艺以提高实际效果.     

典型植被火条件下1.2～2.7 m导线板空气间隙击穿特性

山火严重威胁着电网的安全稳定运行,为揭示山火条件下架空输电线路的跳闸机理,利用山火模拟试验平台开展了1.2～2.7 m导线板间隙的工频击穿特性试验,研究了全桥接和不全桥接时导线分裂数、植被种类、燃烧强度和火焰高度对间隙击穿特性的影响.结果表明:最大火势时,燃烧强度对火焰区的击穿特性影响大于非火焰区;导线分裂数对短间隙下...     

两种材料绝缘护套对输电线路空气间隙击穿特性影响研究

近年来,受大风条件影响,架空输电线路导线对杆塔及周边障碍物放电情况日益严重,为研究两种材料绝缘护套包覆对以上问题的防治效果,在5~40 cm间隙距离内,对裸导线、单/双导线包覆聚烯烃与硅橡胶绝缘护套情况下进行导线间空气间隙工频击穿试验。结果表明:裸导线间工频击穿电压与间隙距离近似呈线性关系,导线包覆绝缘护套可有效提高输电线路导线间空气间隙的击穿电压。在5~40 cm间隙距离下,双线包覆绝缘护套时的击穿电压提升效果远大于单线包覆,聚烯烃热缩套管对击穿电压的提升效果整体优于硅橡胶护套。在双线包覆时,聚烯烃包覆时击穿电压最大提高189.77%,最小提高20.98%;硅橡胶护套包覆时,击穿电压最大提高101.32%,最小提高25.50%。相近厚度的交联聚烯烃护套较橡胶绝缘护套更具经济性,且使用效果更佳。     

加压方式对山火条件下间隙交流击穿特性的影响研究

近年来,山火引发输电线路跳闸事故日益增多,严重威胁电网的安全与稳定运行;国内外针对山火条件下输电线路的击穿特性进行了较多模拟试验研究,但目前尚无统一的加压标准。为了给山火条件下间隙的击穿特性试验标准的制定提供参考,利用模拟山火试验平台,分别采用均匀升压法和升压、耐受相结合法开展了导线–板间隙的交流击穿特性试验,试验结果表明:在2种加压方式下,击穿电压均随时间呈"U"形曲线规律分布,同时击穿电压均随燃烧强度的增大呈现非线性下降;通过对2种加压方式下击穿电压和泄漏电流特性的对比分析,发现当燃烧强度较大时,加压方式对间隙击穿特性影响不大,结合实际山火的特点,推荐模拟山火条件下导线–板间隙的交流击穿特性试验采用升压、耐受相结合的方式。     

输电线路走廊典型植被火焰绝缘特性测量与分析

山火条件下输电线路间隙的绝缘强度大幅下降,导致线路跳闸事故频发,给电网的安全稳定运行带来了严重影响。文章选取了输电线路走廊易引发线路跳闸的3种典型植被,对其火焰的绝缘特性进行了试验测量,并分析了植被火焰绝缘强度的影响机制;研究结果表明,在植被燃烧强度较大时,3种植被的火焰电阻率均较小,其中,杉树枝的最小,为3 kΩ·m,杉树干的最大,也达到30 kΩ·m,远低于纯空气间隙的绝缘强度;植被火焰的绝缘特性与火焰高度、温度、烟尘浓度、灰分含量等因素有关,而当火焰温度较低时,火焰高度与燃烧强度对植被火焰的绝缘特性影响较大。因此,控制输电线路走廊植被的高度和密度可以从根本上减少山火导致线路跳闸事故的发生。     

典型高风险植被火条件下导线——板间隙击穿特性

为准确评估山火条件下架空输电线路的跳闸风险,提升电网安全运行水平,文中对南方电网典型高风险植被火条件下导线—板间隙击穿特性进行了研究。搭建模拟植被火燃烧特征试验平台和模拟山火间隙击穿试验平台,研究了云南松、水杉、速生桉、灌木和茅草5种植被的火焰燃烧特征参数和间隙击穿特性,对不同植被的火焰温度、火焰高度、灰分含量和可燃物热值与导线—板间隙击穿特性的关系进行研究。研究结果表明上述因素与间隙平均击穿电压梯度近似呈线性关系,并拟合得到其多元线性回归公式。使用熵权法得到火焰温度在植被燃烧特征中所占权重最高,上述5种植被中云南松的山火跳闸风险最高。文章研究结果可为架空输电线路山火跳闸风险评估提供参考。     

导线布置方式对棒–线长空气间隙负极性操作冲击放电特性的影响

空气间隙的负极性操作冲击放电特性受电极布置方式的影响。为了深入研究导线布置方式对棒–线间隙负极性冲击放电特性的影响,采用80/2500μs、20/2500μs负极性操作冲击电压波放电1000多次,试验研究了导线半径、高度和接地方式对棒–线间隙50%负极性操作冲击放电电压的影响以及导线接地方式对棒–输电线路组合间隙负极性操作冲击放电特性的影响。试验结果显示:棒–线间隙50%放电电压随着导线半径的增大而减小,棒–不接地线间隙比棒–接地线间隙的50%放电电压高;悬浮导线的感应电压随着间隙距离d增大先增大后减小;线接地方式不影响0.8m棒–线间隙流注放电过程,但影响棒–输电线路组合间隙放电路径的概率分布,对组合间隙放电电压和放电时间无影响。该研究工作可为电力系统外绝缘及线路防雷设计提供参考。     

一种提高输电线路空气间隙绝缘强度方法的研究

为有效提高输电线路空气间隙绝缘强度,降低线路风偏闪络故障率,本文首先采用典型棒-板电极,开展了绝缘屏障条件下的间隙击穿试验,提出了加装绝缘屏障提高间隙击穿电压的基本方法,然后基于该方法,结合杆塔间隙试验数据,提出了特高压交流输电线路杆塔空气间隙的绝缘屏障参数。研究表明,在零电位电极处安装绝缘屏障,能够阻碍放电通道的形成,并增加间隙放电通道长度,可提高间隙的击穿电压;特高压杆塔应用绝缘屏障,可以提高杆塔间隙绝缘强度,减小塔头设计,是一种具有实用价值的输电线路优化设计和运维技术。     

山火对空气间隙绝缘击穿特性影响试验研究

近年来,山火频发给电网安全稳定运行带来了巨大威胁.山火会导致架空输电线路间隙绝缘强度显著下降,从而引发线路跳闸,造成线路出现停运等严重事故.文中设计了"棒-棒"电极空气间隙放电模型,开展了"棒-棒"模型的空气间隙绝缘击穿试验,研究了火焰、温度、烟雾对间隙绝缘的影响.试验研究表明,火焰高度和温度对间隙击穿特性影响较大,温...     

空气温度对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

为研究空气温度对导线直流电晕特性的影响,建立了导线直流电晕特性测试系统,定义了导线的起晕电压,在人工气候室内,测量了不同空气温度下电晕笼中导线的起晕电压、电晕电流、可听噪声水平等特征量,获得了空气温度对导线电晕特性的影响规律。试验结果表明:导线的起晕电压随空气温度的升高大致呈线性下降趋势;导线电晕电流在起晕后随空气温度的升高大致呈线性上升趋势;负极性导线电晕可听噪声水平随空气温度的升高而上升,且电压越高上升幅度越大;由于赫姆斯坦辉光过程的存在,正极性导线电晕可听噪声水平的空气温度修正系数在不同的电压时有不同的表现,并据此对我国特高压直流输电线路的工程设计提出了建议。     

污秽条件下±800kV直流输电线路电晕特性

±800 kV特高压直流输电线路起晕特性是影响其线路结构和建设费用的重要因素。起晕特性与导线表面状态相关,而直流电压下导线表面更容易积污,更严重影响输电线路的电晕特性。为了深入研究特高压直流输电线路污秽电晕问题,利用电晕笼研究了导线表面分别附有不同表面密度的模拟污秽和碳粉时的起晕特性并分析了污秽对±800 kV特高压直流输电线路电晕特性的影响。结果表明:当导线表面分别附有模拟污秽和碳粉时,在实际特高压直流输电线路表面场强附近,随污秽度的增加,电晕电流的增加趋势不同。起晕电压随污秽度的增加呈负指数下降,有饱和趋势,其中碳粉污秽对负极性电晕起始电压影响最大。根据实验结论和仿真研究,初步得出了±800 kV特高压直流输电线路导线电晕起始电压与表面污秽度之间的函数关系。