正极性雷电冲击电压下流注起始时延特性

流注起始时延特性,体现冲击电压作用下流注起始的随机特性,是流注起始特性的重要组成部分。研究流注起始时延特性有助于揭示长空气间隙放电机制。基于实验数据,认为有效自由电子形成的统计时延是流注起始时延的主要部分;从有效自由电子形成过程出发,通过理论推导,引入概率密度函数描述流注起始时延;并用大量实验数据进行统计分析。结果表明流注起始时延服从瑞利分布;瑞利分布的均值即为起始时延的均值,其方差即为起始时延的分散性。瑞利分布的特征参数具有明显的物理含义,可以很好地解释流注起始时延的变化规律。在正极性雷电冲击电压作用下,电压变化率在80-240kV/s、棒电极半径在0.5-2.5 cm范围内,瑞利分布的特征参数在0.6-2.5之间。

高海拔正极性操作波下放电起始时延特性

随着海拔的升高,空气密度逐渐降低,导致空气间隙绝缘强度降低,研究高海拔低气压条件下的空气间隙放电特性,对高海拔地区输电线路及输变电设备的设计和运行有着重要的意义。为此,采用光电倍增管、光电集成电场传感器搭建光电联合检测系统,分别在西藏羊八井(海拔4300 m)、北京(海拔50 m)特高压试验基地开展了3m球–板间隙的正极性操作冲击放电试验,试验结果表明:海拔4300 m地区长间隙放电仍具有初始流注、流注–先导转化、先导发展等典型长间隙放电阶段,而高海拔流注起始升压时延均值53.53μs、有效电子形成的统计时延均值18.74μs均小于低海拔地区。临界体积、负离子密度、负离子寿命是统计时延的主要影响因素。当间隙施加相同操作波时,高海拔临界体积增长率为6.92 dm^(3)/μs,低海拔临界体积增长率为3.32 dm^(3)/μs,高海拔下临界体积增长速率显著增加。同时高海拔地区紫外线强度增加导致负离子密度增加,且高海拔下负离子寿命较短,更易电离出自由电子,因此高海拔统计时延均值显著降低。

正极性雷电冲击电压下流注起始特性研究

流注是长空气间隙放电的主要过程,其起始特性具有重要的理论价值与广泛的工程应用。以往对直流电压作用下流注起始特性的研究较多,对冲击电压特别是电压上升率较大的雷电冲击电压下流注起始特性研究很少。采用基于光电集成技术的高压侧电流测量系统与空间电场测量系统,对1 m棒–板间隙在正极性雷电冲击电压下流注起始特性进行研究,提出了新的流注起始观测手段,获得不同半径棒电极、不同电压上升率下的流注起始电压与场强,拟合得到考虑电压变化率的流注起始场强判据,并验证了所提出判据的广泛适用性。另外,还对正极性雷电冲击电压作用下流注起始时延的变化规律进行研究,定量测量了流注的起始时延,为研究流注起始时延的概率分布奠定基础。

正极性操作冲击电压下流注放电路径随机发展特性

流注放电具有分散性和随机性的典型特征,研究流注放电过程中起始时延分散性、发展路径随机性等因素对于加深放电过程机理认识、提升间隙绝缘性能具有重要意义。本文结合流注起始判据及分形理论建立了考虑空间电荷屏蔽效应的空气间隙动态流注随机发展计算模型,仿真模拟了棒-板、锥-板等间隙结构放电路径发展过程,得到了流注起始时延、发展形态、发展速度及空间电荷量等特征参数,并搭建光电联合检测平台获取试验值进行对比分析,验证了模型的有效性。仿真结果表明:在标准操作冲击电压作用下,电极曲率半径增大,起始时延分散性增加;随着外施电压上升率从0.45 kV/μs上升至11.15 kV/μs,棒-板间隙流注轴向发展速度从5.70×10^(5) m/s增加至8.32×10^(6) m/s,放电通道分形维数自1.19增加至1.28,放电树枝分叉增多,放电路径随机性增加。