低气压条件下球-板间隙放电特性及放电电压校正方法

随着我国对中西部地区能源开发力度的增大,超/特高压直流输电工程已经成为高海拔地区电能输送的主要途径。超/特高压直流输电工程换流站阀厅中存在大量球-板间隙,其空气间隙绝缘强度随海拔高度的增加而降低。为保障高海拔地区输电线路的绝缘安全,分别在武汉(海拔20 m)和昆明(海拔2100 m)地区对直径0.3~1.1 m球电极在1~3 m间隙下开展了正极性操作冲击放电试验,分析了气压、球电极尺寸、间隙距离对球-板间隙放电特性的影响,讨论了现有放电电压校正方法对高海拔地区球-板间隙的适用性。研究结果表明:现有标准中基于g参数的放电电压校正方法对于球-板间隙在低气压条件下的放电电压修正存在较大误差。最后基于放电物理过程和试验数据提出了改进的放电电压校正方法,可为合理确定低气压下球-板空气间隙取值、保障高海拔地区输电线路安全稳定运行提供依据。

高海拔正极性操作冲击下球-板间隙流注起始发展特性

换流站阀厅作为我国高海拔超/特高压直流工程的重要组成部分,其内部存在大量球-板间隙结构。研究高海拔球-板间隙放电机理对高海拔超/特高压工程外绝缘设计具有实际工程意义。该文在昆明地区(海拔2100 m)开展了不同尺寸球电极在1.0~3.0 m间隙下的球-板间隙操作冲击试验,分析了不同电极结构和间隙距离下的放电过程、流注起始分散性、流注分支发展特性和注入电荷变化规律,并研究了电压上升率对流注放电参数的影响。研究结果发现,相同间隙结构下,随着海拔升高,气压变低,放电过程会缩短;当间隙距离分别为2.0 m和3.0 m,球电极直径从0.3 m增至0.9 m时,平均流注起始时间最大增量分别为54.8%和57.0%,其分散性也随之增加;初始流注注入电荷量随着间隙距离和球电极直径的增加而增加,注入电荷量范围为1.1~15.6μC;流注分支主通道和次通道平均发展速度分别为1.2~5.0 cm/μs和0.8~2.6 cm/μs。在末跃阶段流注分支主通道迅速发展,直至击穿,平均发展速度约为10~25 cm/μs,次通道停止发展后消失。流注起始时间及其分散性会随着外施电压上升率的增加而减小,同时注入电荷量会随着流注起始电压和电压上升率的增加而增加。

毛刺缺陷影响下的球-板间隙流注放电特性

利用由光电倍增管和电场传感器组成的光电联合检测系统,进行正极性操作冲击电压下不同距离间隙带毛刺球-板电极间隙放电试验,并以棒-板与球-板放电试验进行对照,得到初始流注下的50%放电电压(U50%)和物理特征参数并进行对比。结果表明:在带有毛刺缺陷的球-板电极间隙中,初始流注起始时延、初始流注场强跃升幅值和光功率跃升幅值呈正相关;在流注起始时,毛刺的存在能够缩短放电起始时延,其中对于短间隙最明显;而流注开始发展后带毛刺球-板电极间隙初始流注的发展规律与棒-板电极间隙初始流注相近,毛刺的存在加剧了放电的发展。对于整个放电过程而言,毛刺缺陷会大幅降低球-板电极间隙放电电压,使其临近同等间隙下棒-板电极间隙放电电压。

空间电荷对球头棒-板间隙放电击中点的影响

雷电引起的输电线路事故中因绕击导致的故障所占比例很大,一些学者认为空间电荷的影响是导致屏蔽失效的原因之一。为此,通过试验研究了直流电压下球头棒-板间隙的电晕电流,以此来衡量一定电压下球头周围空间电荷的量;并试验研究了正极性操作冲击下球头棒-板间隙放电击中点的分布规律,且与尖头棒试验结果比较。试验结果和仿真结果表明:与尖头棒相比,球头棒更容易吸引放电;球头棒周围电场畸变不严重,没有形成有效屏蔽层,从而使放电点更容易发生在头部。