220kV同塔双回输电线路复合绝缘子的操作和雷电冲击放电特性

在我国南方多雷地区,高压输电线路上运行的复合绝缘子常发生雷击跳闸事故,分析认为主要原因是个别地段复合绝缘子干弧距离配置不足导致雷电耐压偏低。为此,采用220 kV同塔双回输电线路杆塔模拟真型塔窗,安装模拟导线,分别对上、中、下相不同干弧距离的复合绝缘子进行了操作冲击和雷电冲击试验,统计分析给出了50%放电电压数据和拟合曲线。研究结果表明:复合绝缘子干弧距离每增加0.15 m,操作冲击50%放电电压就增加54~65 kV,雷电冲击50%放电电压增加80~84 kV;带模拟塔窗情况下复合绝缘子单位干弧距离的雷电冲击50%放电电压比不带塔窗仅有横担情况下约高5.6%。研究结论可为输电线路特别是多雷区输电线路的复合绝缘子选型提供参考。     

110~500 kV复合绝缘子的雷电闪络特性

为研究复合绝缘子的雷电冲击闪络特性,在110 kV、220 kV和500 kV电压等级下对复合绝缘子进行了大量的试验。利用Matlab分析试验数据,得到了不同电压等级绝缘子50%雷电冲击电压与干弧距离的关系曲线,拟合出了110~500 kV绝缘子50%雷电冲击电压与干弧距离的关系表达式,通过逐步提高冲击电压的峰值研究并绘制出了110 kV绝缘子的伏秒特性曲线,为复合绝缘子的选型提供了参考。     

500kV同塔双回垂直排列紧凑型塔头空气间隙放电特性的试验研究

与500 kV传统紧凑型布置相比,采用500 kV同塔双回垂直排列紧凑型(DVC)布置的杆塔可进一步减小线路走廊,降低塔高高度。为研究其特殊的导线布置和杆塔结构对空气间隙放电特性产生的影响,采用实尺寸模拟塔头,对500 kV DVC杆塔进行了操作冲击和雷电冲击放电特性试验,对比了不同极性操作冲击电压下相间放电电压的差异。结果表明:500 kV DVC杆塔的上、中和下相的相对地操作冲击和雷电冲击放电电压均相差很小;相间不同导线施加电压的极性会影响相间放电特性,设计时应按照偏于严格的试验结果选择间隙距离。试验结果可供实际500 kV DVC杆塔设计参考。     

高海拔长绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性

绝缘子串并联间隙能够为雷电泄放提供通道从而有效保护绝缘子。目前并联间隙的研究中关于高海拔条件下长绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性的研究较少。为此,基于高海拔输电线路实际绝缘配置,在云南电网公司超高压交流户外试验场进行了220 kV长复合、玻璃绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性的研究。结果表明:高海拔条件下并联间隙形状对长绝缘子串的雷电冲击放电特性影响不大;长绝缘子串并联间隙的雷电冲击50%放电电压随间隙距离的增大而升高,相应的伏秒特性曲线亦上移;不同材质长绝缘子串并联间隙的失效性规律不同,长复合绝缘子串的失效概率存在1个闭区间,而长玻璃绝缘子串的失效概率随雷电冲击电压的升高而近似以线性规律增大。     

220kV复合绝缘子机电性能试验研究

复合绝缘子的电气及机械性能是复合绝缘子能够长期可靠运行的保证。笔者抽取了11支在东北地区挂网运行不同时间的220 kV复合绝缘子,利用工频试验变压器、冲击电压发生器和机械拉力机分别进行了自然污秽闪络、人工污秽闪络、50%雷电冲击闪络、50%机械负荷耐受和机械破坏负荷等性能测试。结果表明:复合绝缘子的电气性能仍然处于较高水平,污闪电压和雷电冲击闪络电压与运行时间没有明显关系,与绝缘子结构高度成正比关系,早期楔式结构的复合绝缘子机械性能下降明显,且160 kN吨位复合绝缘子机械强度降至额定负荷以下,建议有关部门密切关注复合绝缘子机械性能的下降,采用定期抽检的方法避免事故的发生。     

220 kV玻璃绝缘子并联间隙雷电冲击放电路径研究

绝缘子并联间隙可以保护绝缘子不受电弧损伤,提高供电可靠性,但试点应用中发现并联间隙存在失效情况。为获取并联间隙结构参数对保护效果的影响,对220 kV玻璃绝缘子不同结构尺寸并联间隙开展了雷电冲击闪络特性试验,获取各间隙试品的雷电冲击50%放电电压与保护效果,并对电弧路径进行了分析,给出了并联间隙失效的可能解释。试验结果表明：Z/Z0值越小、Xc与Xp值越大,并联间隙保护效果越好,所选220 kV并联间隙Z/Z0小于0.875后保护效果趋于稳定。雷电冲击电压作用下,并联间隙两侧电极均会出现先导,先导发展过程受径向电场作用向绝缘子串弯曲,可能是U50电压下发生沿面闪络的主要原因。     

不同运行年限的复合绝缘子电气和机械性能

为研究运行年份不等的66kV复合绝缘子的电气和机械性能,抽取了已运行不同年份的19支复合绝缘子,利用工频试验变压器、冲击电压发生器和复合绝缘子拉力机对其进行自然污秽工频闪络试验、人工污秽工频闪络试验、50%雷电冲击闪络试验、50%机械负荷耐受试验、机械破坏负荷试验。结果表明:其电气性能仍然较好,污闪和雷击闪络电压随着绝缘子结构高度增大而增大,与运行时间无关;机械性能具有一定分散性,早期楔式结构的复合绝缘子的机械性能有所下降。建议有关部门加强对早期复合绝缘子的机械性能的检测。     

500 kV半复合绝缘横担外绝缘特性及绝缘配合研究

为研究500 kV半复合横担形式塔头外绝缘电气特性,采用真型构架,模拟系统操作过电压和雷电冲击电压开展塔头间隙放电特性试验,获得放电特性及放电路径分布特征。针对500 kV半复合横担紧缩型杆塔绝缘子试品,在人工环境气候实验室开展复合横担绝缘子表面不同亲水性和弱憎水性条件下的50%耐受电压试验,获得500 kV复合横担绝缘子污耐压特性,提出500 kV半复合横担形式塔头的电气间隙和绝缘配合建议。研究思路和结果能够为500 kV紧缩型铁塔设计提供理论依据。     

高海拔地区绝缘子并联间隙雷电冲击试验研究

针对阿里联网工程中海拔4000m以上线路的雷电防护需求,设计并试制了高海拔地区用110kV、220kV电压等级的绝缘子串并联间隙,每个等级的并联间隙依据基准绝缘子串长度的85%和90%设计有两种不同的结构型式,在西藏国家电网高海拔试验基地对绝缘子串和并联间隙开展了雷电冲击特性试验,测试研究了高海拔110kV、220kV瓷绝缘子串以及不同型式并联间隙的雷电冲击50%放电电压、伏秒特性和并联间隙保护有效性。试验结果表明,所有型式的并联间隙均能有效疏导电弧路径保护绝缘子串免遭电弧烧蚀,而考虑到并联间隙伏秒特性曲线较绝缘子串的应降低10%以上,110kV电压等级并联间隙适合选用85%间隙距离型式,220kV电压等级并联间隙两种型式则均可满足运行需求。     

提高复合绝缘子雷电冲击闪络电压试验研究

阐述了复合绝缘子雷击闪络原理,指出最小电弧距离短是影响复合绝缘子雷电闪络电压的主要因素。在66 kV复合绝缘子低压端增加1~2片传统绝缘子可提高其耐雷水平,并做了大量雷电冲击试验,试验证明该方法行之有效,可以应用到实际运行线路中。     

特高压同塔双回交流线路的外绝缘特性

为确保线路运行安全,针对我国第1条1000kV交流特高压同塔双回线路特点,采用真型杆塔进行了工频电压、不同波前时间操作冲击和雷电冲击电压的放电特性试验;并利用污秽试验大厅开展了长串绝缘子的污耐压特性试验研究,获得了多条重要的放电特性曲线及长串绝缘子污耐压曲线。根据真型杆塔空气间隙试验结果及过电压计算结论,提出了1000kV交流特高压同塔双回线路杆塔最小安全间隙建议值,依据长串绝缘子污耐压试验结果,推荐了线路绝缘子配置参数。     

特高压绝缘子串冲击电压放电特性研究

对 L XP- 30 0玻璃绝缘子串和 XP- 4 0 0瓷绝缘子串进行了雷电冲击和操作冲击电压试验 ,对特高压合成绝缘子进行了操作冲击电压试验 ,获得了其 5 0 %放电电压的相关数据。试验结果表明 ,玻璃绝缘子操作冲击临界波前时间为180～ 2 80μs且随绝缘子片数增加而增加     

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。     

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。     

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。     

高海拔真型塔110kV绝缘子雷击闪络试验及判据研究

由于高海拔地区雷击跳闸严重,且近年来同塔双回线路逐渐增多,有必要针对高海拔地区同塔双回输电线路开展耐雷性能精确分析方法和防护方法研究。而绝缘子雷电冲击闪络判据是输电线路耐雷性能分析的关键模型之一。因此,论文针对绝缘子雷电冲击闪络先导发展模型中仍缺少高海拔地区、同塔双回真型塔绝缘子闪络特性的试验数据及其先导发展模型参数的现状,在海拔2100 m的国家工程实验室户外试验场开展了同塔双回真型塔110kV复合与玻璃绝缘子雷电冲击试验。主要研究在1.2/50μs标准雷电冲击及1.0/10μs短尾波冲击下,不同绝缘子的闪络路径、50%冲击放电电压和伏秒特性差异。根据冲击发生器产生的真实电压波形和绝缘子闪络试验结果,基于对不同长度绝缘子先导通道场强特点分析,提出了最优拟合度的高海拔地区真型塔110kV复合和玻璃绝缘子先导发展模型参数。并分析解释了冲击电压波形参数、冲击电压极性以及绝缘子材质对先导发展模型参数k、E0和El的影响。经验证,文中先导发展模型及参数用于高电压等级绝缘子及长空气间隙时有误差,且电压等级越高,误差越大。所得结论可为精确的高海拔地区110k V同塔双回输电线路耐雷水平计算及外绝缘设计提供参考。     

一种10 kV配电线路防雷复合绝缘子的绝缘设计及防雷性能

提出了一种避雷器和绝缘子相结合的防雷复合绝缘子设计方案,通过搭建试验平台与仿真模型对其绝缘设计及防雷性能进行分析。绝缘性能研究表明:100 kV正极性雷电冲击电压下,随着放电球直径的增大,放电球间隙距离的下降;26 kV工频湿耐受条件下,间隙击穿电压与放电球直径的关系成"U"型曲线分布;随着支撑件长度的上升,支撑件内绝缘冲击击穿电压显著上升。基于试验结果和分析,对防雷复合绝缘子的绝缘参数进行优化设计,并开展整体性能测试,整体绝缘和机械抗弯性能符合标准要求。基于绝缘设计,通过EMTP-PSCAD和平行多导线的时域有限差分算法对防雷复合绝缘子的防雷特性进行仿真分析。分析结果表明防雷复合绝缘子防雷性能满足标准和线路运行要求。基于吸收能量等效,结合数值分析,文中设计的通过幅值65 kA波形4/10μs大电流冲击测试的防雷复合绝缘子,最大耐受直击雷为-35 kA,最大耐受感应雷(雷击于距离杆塔65 m处)为-147 kA。     

超高压线路用复合绝缘子芯棒脆断原因及防范措施

分析了复合绝缘子在超高压线路运行中发生芯棒脆断事故的原因,提出了利用玻璃绝缘子和复合绝缘子组合悬挂式解决方案。试验表明,复合绝缘子第1伞群处分布电压值在21~25kV之间,其中23~25kV的分布电压值都发生在中相绝缘子的高压端,满足实际需要。     

高海拔220kV输电线路绝缘子串与并联间隙雷电冲击绝缘配合研究

运行经验表明,并联间隙(parallel gap device,PGD)能有效地降低由雷击引起的输电线路绝缘子损坏故障率,但目前高海拔地区的绝缘子串与并联间隙的绝缘配合研究还很薄弱。因此,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室进行了负极性标准雷电冲击电压下220kV瓷、复合绝缘子串及不同间距的并联间隙雷电冲击闪络及伏秒特性试验研究。分析了不同绝缘子串对其并联间隙的雷击闪络特性和伏秒特性的影响;并结合并联间隙与绝缘子串的绝缘配合原则和电弧路径,确定了并联间隙保护绝缘子串的最优间距。结果表明:绝缘子串电场分布会影响并联间隙雷电冲击闪络特性;推荐的并联间隙对绝缘子串具有良好的保护作用。     

750kV同塔双回输电线路空气间隙放电特性研究

为取得我国750 kV同塔双回输电线路的设计依据,结合我国西北电网公司即将建设的750 kV同塔双回输变电线路工程,试验研究了750 kV同塔双回线路真型塔空气间隙操作冲击(含长波前时间)、雷电冲击和工频电压。采用升降法获得了3~7 m距离的杆塔空气间隙操作冲击、雷电冲击放电特性曲线,采用闪络法获得了1~4 m距离杆塔空气间隙的工频放电特性曲线;研究了不同杆塔宽度对放电电压的影响。试验表明,操作冲击和工频放电电压随着杆塔宽度的增大而降低。通过分析提出了不同海拔高度750 kV同塔双回线路相地最小绝缘间隙推荐值,该结果接近IEC等国外类似试验,证明了其可比性和可靠性。