棒-板间隙操作冲击放电电压的海拔校正

目前我国有越来越多的输电工程都途经高海拔地区,如何对间隙放电进行海拔校正是工程设计中需要着重考虑的一个因素。为了更深入研究海拔高度对棒-板间隙操作冲击放电特性的影响,在北京、贵阳、西宁和羊八井进行了棒-板间隙操作冲击放电特性试验,根据试验数据,对目前常用海拔校正方法的校正结果进行了比较分析。同时,也利用其它校正方法对试验数据进行了校正,包括3种插值方法以及校正参数随间隙距离变化的2种校正方法。可以得出,现有海拔校正方法不适用于0～4300m海拔高度范围棒-板间隙的海拔校正,线性插值方法和校正参数随间隙距离变化的海拔校正方法误差较小,工程设计中推荐采用这2种方法。     

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。     

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。     

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%。     

长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究(Ⅰ)—试验研究

长空气间隙在负极性操作冲击电压下具有非线性放电特性。为了研究典型长空气间隙的负极性放电特性,利用7 500 kV冲击电压发生器产生20/2 500μs和80/2 500μs两种负极性操作冲击电压波,开展了间隙距离为1～10 m的棒–棒间隙、棒–板间隙和棒–线间隙的负极性放电特性试验研究,并与其他学者的试验结果进行对比分析。试验结果表明:随着间隙长度的增加,棒–棒间隙、棒–板间隙、棒–线间隙的50%放电电压都趋于饱和,但棒–板间隙的饱和趋势最为明显;当间隙长度为4 m时,棒–板间隙与棒–棒间隙的50%放电电压大小关系发生翻转;间隙的平均击穿场强随着间隙距离的增大而减小。该研究揭示了1～10 m长空气间隙的负极性操作冲击放电特性,加深了对长空气间隙放电特性的认识。     

西宁地区棒—板间隙直流电压、操作冲击电压直流叠加操作冲击电压联合试验放电特性的研究

本文就西宁地区棒-板间隙在正直流电压，正操作冲击电压，以及在正直流电压上叠加正操作冲击电压联合试验电压作用下的试验数据进行分析、处理，给出了棒-板间隙试品在西宁地区平均气压，温度为20℃，绝对湿度为11g/m^3时，上述各种电压形式下，棒-板间隙的放电电压与间隙距离的特性曲线。通过与电科院，西安的数据进行比较，发现在任意两个试验地点，当海拔一定时，棒-板间隙试品的放电电压差值随间隙距离增加有增大的趋势，为此提出在高海拔地区输电工程外绝缘设计时，与平原地区比较。应考虑放电电压差值随距离增加有增大的趋势，而不是单一，固定的海拔修正系数关系。同时高海拔地区有必要做实际的放电特性曲线，与平原地区比较，做出海拔修正系数与间隙距离的函数关系，以满足工程需要，对于做定量方面的比对试验，由于本次试验数据缺少与西安电科院试验数据的可比性，因此本文仅从定性方面进行了分析，其结果对高海拔地区直流输电工程外绝缘的设计有一定的参考价值。     

高压直流输电线路V型串塔头间隙操作冲击放电电压的海拔校正

介绍了采用相同结构的真型尺寸V型绝缘子串模拟塔头间隙在不同海拔地区开展操作冲击放电特性对比试验取得的成果。根据在北京和西藏(海拔4 300 m)试验基地获得的塔头间隙操作冲击放电特性曲线,采用插值法计算了海拔4000m及以下地区的塔头间隙操作冲击放电曲线。经分析计算,得出了适合海拔4000m及以下地区高压直流线路塔头间隙海拔校正的计算公式。还将通过试验得出的海拔校正计算公式与目前常用标准IEC 60071-2—1996推荐的海拔校正计算公式进行了对比,分析了两者的修正因子m值的差别及对修正电压的影响。     

2400m海拔下换流站阀厅内金具空气间隙操作冲击电压放电特性北大核心

为分析海拔2 400 m处新松换流站阀厅将军帽、均压环(单环)、均压球等金具在操作冲击电压下的放电特性,根据楚雄换流站阀厅内典型金具的尺寸结构,选取典型尺寸Φ750 mm、Φ880 mm将军帽,Φ1 200×300 mm、Φ1 600×300 mm、Φ1 900×300 mm均压环(单环),以及Φ1 100 mm、Φ1 600 mm、Φ2 000 mm均压球,在位于海拔2 100 m的昆明特高压基地开展了对地空气间隙的标准操作冲击放电特性试验研究。对新松换流站阀厅内的空气净距进行了校核,并给出了经海拔修正后得到的不同海拔高度情况下放电电压的特性曲线。本文的研究为新松换流站空气间隙距离的选择提供了依据。     

长空气间隙长波前操作冲击放电特性

研究特高压交流线路的操作过电压波形发现,特高压输电线路操作过电压的波前时间比500kV输电线路长,可达数ms,98%的操作过电压波前时间>3000μs,但国内对长波前间隙放电的基础研究不多。为进一步研究长空气间隙长波前操作冲击放电特性,搜集整理了国内外的长波前试验研究数据,并对750kV紧凑型输电线路模拟塔和1000kV环-构架模型空气间隙进行了标准操作冲击和长波前操作冲击放电特性对比试验研究。研究结果表明:传统的波前修正方法不合理;随着距离的变大,长波前与标准操作波50%放电电压的比值有变小的趋势。     

低海拔地区长空气间隙放电特性试验研究

为进一步完善特高压线路的外绝缘设计,在南宁进行了棒-板长空气间隙的直流、雷电和操作冲击电压的放电试验,发现正极性的棒-板间隙放电电压比负极性的要低很多。应用相关标准对试验数据进行大气校正,并与海拔高度与南宁接近的北京中国电科院高压基地的棒-板间隙放电数据进行对比,结果显示：IEC 60060-1、DL/T 620—1997标准以及IEC 60060-1推荐校正方法适用于平原地区正极性放电试验的校正,DL/T 620—1997中的校正方法主要适用于对工频放电电压以及正极性冲击放电电压。     

超/特高压输电工程典型间隙操作冲击放电特性试验研究综述

在超/特高压输电工程的设计中,空气间隙的选择非常重要,可以影响输电线路中杆塔的尺寸,以及变电站或换流站中各种带电结构之间的距离。空气间隙的合理设计既关乎系统的安全稳定运行,又直接影响到工程的造价。一般情况下,与工频、直流或雷电过电压相比,耐受操作过电压所需的空气间隙最大,因此,杆塔和变电站或换流站中典型空气间隙的操作冲击放电特性是影响输电工程安全性和经济性的重要因素之一,也是超/特高压交直流输电工程设计的主要依据。操作电压下空气间隙的放电特性与电极的形状、电极间的距离、施加电压的波形等因素有关。通过对国内外空气间隙在操作冲击电压下的试验研究进行综述,包括各种典型间隙的操作冲击放电特性以及影响该特性的各种因素,从而为今后更加深入地研究操作冲击放电特性提供借鉴。     

1m棒-板空气间隙正极性操作冲击放电特性及电压校正

高海拔下操作冲击放电特性是超特高压外绝缘设计的基础之一,也是国内外尚未解决的关键技术之一。由于IEC60-1—1989和GB/T16927.1—1997推荐的g参数法适用范围受到限制,该文选择1m棒-板空气间隙,在人工气候室以及3个不同海拔高度的现场进行试验研究,分析了棒-板空气间隙正极性操作冲击50%放电电压U50与大气参数的关系,提出了基于g参数和基于相对气压的2个新的校正方法,并用试验数据对其进行了验算。结果表明:U50是考虑绝对湿度附加影响后相对气压和空气相对密度的幂函数;IEC标准和国家标准的g参数法不适用于海拔2000m以上和h/δ>15g/m3条件下的校正;提出的基于相对气压的校正方法比基于g参数法的校正方法适用范围更广,引起的误差更小。分析计算还表明,湿度增加1g/m3,引起的U50的变化在1.0%～1.15%之间。     

棒极结构对棒-板间隙操作冲击放电特性影响的试验研究

棒-板间隙是研究空气间隙放电的最典型间隙,其操作冲击放电特性是输电工程线路和换流站／变电站空气间隙选择的重要依据之一。为了更深入地研究棒-板间隙的操作冲击放电特性,选择不同直径的棒电极,以及半球彤和圆锥形2种棒电极端部形状,在2～5m间隙距离下进行了正极性操作冲击放电特性的试验,得到了棒电极端部形状和棒电极直径的改变对棒-板间隙正极性操作冲击50％放电电压造成的影响。另外,在北京、西宁和羊八井等几个不同海拔地区进行了临界半径的对比试验。通过改变棒电极端部连接球面的半径,得到了不同间隙距离对应的临界半径。由试验可以得出,当棒电极结构的半径小于临界半径时,棒电极半径和端部形状的改变不会对间隙的50％放电电压产生明显影响;临界半径随间隙距离的增加而增加,且随着海拔高度的增加,同一间隙对应的临界半径也随之增加。     

棒-棒间隙操作冲击放电过程的试验观测

为揭示操作冲击作用下的棒-棒间隙放电过程,采用CCD高速摄影仪开展了2～10.5m间隙尺度正极性及1～4.5m间隙尺度负极性棒-棒间隙放电观测试验,根据观测结果总结了正、负极性棒-棒间隙放电发展过程,并获取了放电发展过程中跃变尺度、放电发展速度等特征参数随间隙尺度以及放电发展过程的变化规律。在正极性棒-棒间隙击穿过程中,正极性下行先导起主导作用;在负极性棒-棒间隙击穿过程中,梯级发展的负极性下行先导起主导作用;随着放电间隙尺度的增加,起主导作用的放电过程发展尺度占间隙的比例逐渐增加;跃变阶段的正、负极性先导发展速度均随先导的伸长而逐渐增加;负极性棒-棒间隙放电的跃变阶段可观测到空间先导的发展过程。试验观测研究进一步揭示了棒-棒间隙放电发展过程,可为棒-棒间隙放电物理过程研究提供参考。     

模拟与自然环境下0.5~1.5 m空气间隙正极性操作冲击放电电压校正方法

为适应我国电网发展要求,我国正在建设多个大型多功能人工气候室,但人工气候室模拟环境与自然环境是否具有等价性是外绝缘设计关心的基础问题。在人工气候室模拟环境和高海拔自然环境条件下对0.5~1.5 m的棒-板空气间隙正极性操作冲击放电特性进行了试验研究,根据试验结果分析根据1.0 m间隙的人工模拟试验结果提出的基于气压和基于g参数法的放电电压校正方法的适应性。结果表明：根据1.0 m间隙的人工模拟试验结果提出的2种新的校正方法不仅适用于1m的间隙,而且适用于0.5~1.5 m空气间隙,但基于气压的校正方法更准确;在人工气候室自然湿度条件下进行高海拔低气压的试验得到的结果与高海拔自然环境下得到的结果一致;0.5~1.5 m空气间隙放电电压与间隙距离的非线性关系指数为0.84。