操作冲击电压下长空气间隙击穿电压特性研究

基于现有长间隙放电理论和静电场方法,建立流注-先导放电数值仿真模型,并采用该模型研究操作冲击下长空气间隙放电特性.在绝缘设计中,一般参考棒-板间隙击穿电压来确定其他电极结构击穿电压.同时,实验结果表明棒-板间隙的正极性操作冲击击穿电压低于负极性操作冲击击穿电压.因此,通过建立操作冲击下棒-板长空气间隙模型,研究其击穿电...     

高海拔地区典型长空气间隙的操作冲击放电特性和海拔校正

研究棒-板和棒-棒空气间隙等典型的空气间隙的放电特性和海拔校正,不仅可为高海拔地区输变电工程空气间隙距离的选择提供参考,而且可为更高海拔地区空气间隙放电电压的海拔校正提供依据。为此,在海拔高度为0m、2 200m、3 000m、4 300m和5 000m的地区,对不同间隙距离的棒-板和棒-棒典型长空气间隙进行了标准操作冲击放电特性试验。根据试验结果计算分析了不同海拔地区典型的棒-板和棒-棒间隙的操作冲击放电电压的海拔校正因数。将IEC 60071-2标准中规定的放电电压海拔校正方法适用范围外延至海拔高度5 000m,对棒-板间隙的放电电压的海拔校正因数进行了计算。试验结果表明,随着海拔高度的升高,棒-板和棒-棒间隙的操作冲击放电电压都降低,棒-棒间隙放电电压的降低幅度要大于棒-板间隙。根据IEC 60071-2标准对海拔校正因数的计算结果在海拔高度为2 200m的地区与试验结果基本一致;但随着海拔高度的增加,计算结果与试验结果的差别越来越大:在海拔高度为4 300m和5 000m的地区,间隙距离约为2m时,计算结果比试验结果小10%以上。     

棒-板短空气间隙淋雨交流放电特性及电压校正

国内的运行经验和研究表明,强降雨条件下输电线路绝缘性能会有一定程度的降低,而实际工程在对外绝缘进行设计时很少考虑降雨的影响;同时,在目前的IEC标准中,对降雨条件下空气间隙放电电压的校正也没有做出相关规定。为此,选择0.2～0.6m的棒-板空气间隙,在人工气候室和雪峰山自然试验站分别进行了模拟和自然条件下的淋雨交流放电试验,分析了淋雨强度对棒-板间隙交流放电电压的影响,提出了淋雨条件下棒-板空气间隙交流放电电压的校正公式并进行了验证。结果表明:棒-板空气间隙交流击穿电压将随淋雨强度的增加而降低,最大降低幅度为10.32%;根据试验数据提出的校正方法不仅适用于0.2～0.6m的间隙,而且还适用于0.7m的空气间隙。     

长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究(Ⅱ)-间隙系数

大气环境、电极布置方式和间隙类型等对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性均有不同程度的影响。分别采用20/2 500μs和80/2 500μs两种负极性操作冲击电压波进行放电试验,研究了气象条件、波头时间、下电极高度及导线接地方式等对空气间隙放电特性的影响,并对以棒–板间隙为基准,分析计算棒–棒间隙、棒–线间隙的间隙系数。试验结果显示:湿度对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性试验具有明显的影响;间隙距离大于3 m时,20/2 500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高,间隙距离小于3 m时,80/2 500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高;下电极高度对棒–棒间隙放电特性具有一定的影响;导线接地方式对棒–线间隙的50%负极性操作冲击放电电压具有显著影响。间隙系数随间隙距离呈非线性变化趋势,棒–线间隙对棒–棒间隙的间隙系数随间隙距离增大基本趋于稳定值1.05。     

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...     

高海拔典型空气间隙直流放电特性试验研究

为了解直流电压下海拔高度变化与空气间隙放电电压间的关系,在海拔2000m地区进行了棒-棒、棒-板等典型电极空气间隙的直流放电试验,分析比较了典型空气间隙的直流放电特性,并将试验结果校正到标准大气条件后与我国低海拔地区的试验结果进行了比较。研究结果表明:对试验结果进行回归处理后得到的经验计算公式可用于高海拔地区特高压直流输变电工程的设计。     

长空气间隙放电通道的绝缘恢复特性

输电线路因过电压引起间隙放电而跳闸后,放电通道的绝缘恢复对重合闸时间的整定具有重要的指导作用.该文在长空气间隙施加不同冲击电压,基于高速纹影技术,观测间隙耐受和间隙击穿时放电通道的绝缘恢复过程.试验结果表明:间隙耐受时,靠近电极的放电通道消散较快,并且形态类似"蘑菇云",而远离电极的放电通道仅做径向扩张;间隙击穿时,通...     

±1000kV直流输电线路塔头间隙冲击放电特性试验及海拔校正研究

±1000 kV直流在中国是一个新的电压等级,为保证设计的经济性和可靠性,需对不同海拔地区空气间隙距离的选择进行试验研究。在北京的特高压直流试验基地和海拔4 300 m的西藏高海拔试验基地采用相同结构的±1 000 kV真型尺寸模拟塔头空气间隙进行了冲击放电试验,获得了相应的操作冲击和雷电冲击放电特性曲线。通过对西藏基地得到的操作冲击放电电压采用GB/T 16927.1—1997、IEC 60071-2和GB/T 311.1—1997标准推荐的方法进行海拔校正,并与北京的试验基地得到的试验结果进行比较,结果表明以上3种标准推荐的海拔校正方法已不适用于海拔4.3 km的长空气间隙操作冲击放电。最后,按照＂海拔每升高100m,绝缘的电气强度降低相同百分比＂的原则,采用插值法计算得到了海拔4300m及以下地区的塔头间隙操作冲击放电电压曲线,并结合±1000kV直流输电线路过电压的研究结果,计算了不同海拔下±1000kV直流输电线路塔头操作过电压需要的最小空气间隙距离。在1.7pu操作过电压下,对于海拔1000m及以下地区,±1000kV直流塔头的空气间隙距离建议为8.6m;当海拔为3500m时,建议为9.8m。     

长空气间隙放电特性研究综述

为获得长空气间隙在不同间隙距离、不同电压类型、不同电极结构下的放电规律,介绍了国内外长空气间隙放电特性研究的代表性成果,分析了棒-板和棒-棒间隙在不同间隙距离、不同冲击电压波前时间下的放电特性,给出了典型的放电特性曲线。对美国、日本和中国开展的输变电杆塔间隙试验结果进行了分析,介绍了线路和变电站相-地和导线相间空气间隙试验结果,对比了不同塔型结构条件和波形条件的影响。研究表明随间隙距离的增大,棒板间隙临界放电电压对应的波前时间逐渐增大;塔宽对杆塔间隙操作冲击下的放电电压有明显的影响;随着操作冲击电压的升高,海拔对操作冲击放电电压降低的作用减小。该综述是对目前国际上典型间隙和输变电间隙放电特性研究成果的总体分析,可为绝缘设计提供依据。     

长空气间隙放电过程的试验观测技术

长空气间隙放电物理过程的试验观测研究是揭示长间隙放电机制和建立放电分析模型的基础。在高速光学观测技术、放电电流测量技术、空间瞬态电场测量技术和同步观测技术4方面开展了研究。通过分析高速摄影仪的成像原理,设计了针对不同放电阶段先导通道光学特性的观测方法;通过合理设计电极结构,研制全数字式光电隔离采集系统,实现了对高电位放电通道电流的全数字式测量;基于Pockels效应,研制出测量幅值上限达800 kV/m的集成光波导瞬态电场仪;基于高速摄影仪曝光时钟信号,提出了各测量设备的数据同步方案。该研究为准确地获取长空气间隙放电关键物理参数,揭示长空气间隙放电发展的物理过程提供了有力支撑。     

负极性长间隙放电梯级先导特征

为获取负极性长间隙放电梯级先导特征参数,进行了多种间隙结构、多种间隙尺寸的负极性长间隙放电试验,得到了第1梯级先导长度、暗区持续时间的统计结果及梯级先导的发展速度。统计结果表明:短间隙(<2.5m)下的负极性放电仅1个梯级,梯级先导长度一般小于间隙长度的20%;长间隙(>6 m)下的负极性放电有多个梯级,梯级先导发展速度在104m/s量级~105m/s量级之间;同一次放电,梯级先导发展速度随先导长度增加而加快。     

高电压真空灭弧室触头间长真空间隙静态绝缘特性研究

在真空开关向高电压方向发展的背景下,高电压真空灭弧室触头间长真空间隙的绝缘特性成为关键问题之一。Slade提出了临界击穿场强理论,解释了真空中平板电极间直流电压临界击穿场强及其与开距的关系。笔者以临界击穿场强理论为基础,以126 kV真空灭弧室触头间隙为研究对象,将临界击穿场强理论应用于长真空间隙(开距60 mm)和交流电压(工频50 Hz)情况下,得到了高电压真空灭弧室触头间长真空间隙的工频临界击穿场强与触头开距的关系。     

尖—平板间隙中SF_6—人造空气的正极性冲击击穿特性

介绍了尖—平板间隙SF_6—人造空气的正极性冲击击穿电压特性.实验和分析表明:在SF_6—N_2—O_2混合气体中,各气体组分之间存在正协同作用,且这种协同作用与冲击电压的波头时间有关.     

操作冲击下正极性长间隙放电物理仿真模型

开展正极性长空气间隙放电过程物理仿真模型的研究对优化特高压外绝缘设计具有重要的意义。基于正极性长间隙放电物理机制,建立了包括初始电晕起始与流注发展、先导起始、流注-先导体系发展和最后跃变等过程的物理仿真模型,该模型考虑了电晕起始分散性和先导路径随机性特征。采用有限元软件计算了放电结构间隙的背景电位分布,并使用试验观测结果对本文建立的模型进行了验证,最后采用该模型对导线-塔窗结构间隙的放电特性进行了仿真计算。结果表明：导线-塔窗间隙的50%击穿电压处于棒-板和棒-棒的50%击穿电压之间;波前时间对其50%击穿电压有比较明显的影响,呈现“U”形曲线;杆塔塔窗宽度对50%击穿电压影响较小,随着宽度增大,50%击穿电压有减小的趋势。     

低气压棒-板间隙操作冲击放电特性及电压校正

为了研究高海拔地区空气间隙的操作冲击特性,在大型人工气候室内对0.25～2m的棒-板间隙的操作冲击50%放电电压与气压p、间隙距离d的关系进行了系统的实验研究。结果表明:操作冲击50%放电电压U50随着气压p的下降呈幂指数关系下降,间隙长度不同,气压影响指数n不同;通过分析得到了不同间隙长度下的U50气压校正公式;U50与不同间隙距离d之间的关系与电压极性有关:正极性时U50与间隙距离d的线性关系较好,负极性时有明显的饱和性,且U50的气压影响特征指数n与电压极性有关。试验结果显示操作冲击50%放电击穿时间与电压极性和间隙距离有关。     

高海拔换流站相间操作冲击放电特性分析

相间操作冲击放电特性是影响换流站设计尺寸的一个重要方面。我国正在设计建设的青藏高海拔直流联网工程拉萨换流站即将建在约4000m左右的高海拔地区,随着海拔的增加,空气间隙放电电压将明显下降。为解决青藏换流站空气间隙选择和海拔校正问题,首次在平原地区以及近4000m高海拔地区,利用升降法开展换流站真型构架典型电极相间操作冲击试验研究,得到典型电极相间操作冲击放电特性曲线。结合现有标准中海拔及气象校正公式进行分析和比较,并给出校正因数,同时,基于不同海拔点试验数据拟合出线性形式的海拔校正算式。研究结果表明,受到海拔高度影响后,高海拔换流站典型电极相间操作冲击平均击穿场强比低海拔低近40%,提出线性形式校正方法的校正误差小于现有标准中推荐方法,其校正误差绝对值可以控制在4%。