考虑飘弧特性下不均匀染污绝缘子交流闪络模型分析

在电弧发展至临界弧长的临界时刻,绝缘子同时存在沿面电弧与飘弧,会对绝缘子的交流污闪电压(U50%)产生影响。本研究根据绝缘子平面展开模型,考虑空气电弧特性、飘弧长度及染污不均匀性(上、下表面盐密比,T/B)对绝缘子交流污闪电压的影响,推导修正了交流污闪模型,编程计算了交流大吨位CA-590、CA-597型普通绝缘子,XWP-420型双伞绝缘子的污闪电压;通过试验对比验证了模型的准确性与合理性;通过分析不同等值盐密(ESDD)下T/B与临界泄漏电流(Ic)的关系,揭示了T/B影响U50%的原因。结果表明:ESDD与T/B对污闪电压的影响相互独立,按经验公式拟合得出CA-590、CA-597型普通绝缘子污闪电压的不均匀修正系数(N)为0.124;U50%随飘弧长度的增加近似呈线性下降,ESDD越大,飘弧对U50%的影响越小,其变化规律与绝缘子表面积污特征影响Ic的显著性有关。

低气压下空气间隙电弧对覆冰绝缘子串直流闪络的影响

覆冰绝缘子串在直流闪络过程特别是低气压条件下中易产生空气间隙电弧形成"飘弧"现象,飘弧易桥接覆冰绝缘子串,且空气间隙电弧和冰面电弧具有不同的伏安特性,而传统的覆冰绝缘子串直流闪络模型由冰面电弧和剩余冰层电阻构成,没有考虑空气间隙电弧,在低气压下计算结果与实际情况相差较大。为了解此一现象,首先从理论上分析了飘弧对低气压下覆冰绝缘子串直流闪络电压的影响,建立了考虑和忽略空气间隙电弧的覆冰绝缘子串直流闪络模型,根据理论模型计算了相应的闪络电压,并与试验结果进行了比较分析。试验与理论计算结果表明,飘弧现象随着气压的降低和绝缘子串覆冰及污秽的程度增加而增加,低气压下进行绝缘子串直流闪络建模、预测和特性试验时应考虑空气间隙电弧及其飘弧的影响。

高海拔地区直流绝缘子不同悬挂方式污闪特性

为研究不同悬挂方式对直流盘型绝缘子污闪特性的影响,给特高压输电线路绝缘配置提供试验依据,在高海拔地区(昆明,海拔1 970 m)对XZP1-300和XZPS-300进行了不同悬挂方式(I、V及Y串)下的人工污秽试验,其中V串包括了60°、90°和120°3种角度;Y串上部夹角为90°。通过对高速摄影仪拍摄的放电发展过程的分析,揭示了悬挂方式、绝缘子形状、盐密等因素对电弧发展的影响,并解释各种情况下污闪电压不同的原因。推荐在重污秽条件下用V型串,轻污秽条件下使用I型串。

污秽悬式绝缘子的交流污闪计算模型

为了更好地研究不同附盐密度绝缘子的污闪过程及预测其污闪电压,选取了普通型LXY-160、钟罩型FC-16P和空气动力型FC-160D为研究对象,求取其按爬电距离展开的平板模型,即绝缘子的泄漏距离对应于平板模型的长,沿绝缘子泄漏距离各点处的圆周长对应平板模型的宽。忽略局部电弧的一些随机性状态,统一认为:导致污闪的局部电弧都是从平板模型两端同时起弧并逐渐相向发展,发展到临界长度时两端同时存在电弧。以此为基础,引入飘弧系数K,推导了剩余污层电阻表达式和双电弧污闪计算模型的临界条件,并编程求解了3个平板模型上、下表面临界电弧长度和临界闪络电压。还制作了3种绝缘子的平板模型进行人工污秽试验,获其50%污闪电压。比较计算结果和试验结果,可见双电弧污闪计算模型能较好地对污闪电压值作出定量估算。轻污时飘弧现象不严重,试验电压点一般介于K=1和K=1.2两条曲线之间;重污时飘弧现象比较严重,试验点主要集中在K=1.2和K=1.5两条曲线之间。

高海拔地区玻璃绝缘子的直流污闪特性

为了解决特高压直流输电线路中的外绝缘问题,清华大学深圳研究生院和云南省电力试验研究院合作,通过对两种大吨位玻璃绝缘子在不同盐密、不同灰密、不同染污情况和不同悬挂方式下进行直流污闪特性试验,对其污闪特性作了深入研究。试验表明,玻璃绝缘子和瓷绝缘子直流污闪特性相似;高海拔条件下,由于飘弧现象严重,爬电距离并不能得到有效的利用,故不是影响污闪特性的唯一重要因素;结构高度和绝缘子形状结构在很大程度上可影响飘弧和电弧桥接,因而对污闪特性的影响很大,在一定程度上大于爬电距离对污闪特性的影响;同时分析了非均匀染污情况和不同悬挂方式下的污闪特性及其差异原因。

湿污表面直流局部电弧的演变过程

飘弧和弧道在湿污表面沿泄漏距离的延伸是局部电弧演变的主要环节。利用高速摄像机观测了不同极性直流局部电弧在湿污表面的演变过程,并从气体放电理论分析和解释了出现上述现象的原因。观测结果表明,负极性电弧比正极性电弧飘弧更严重,且负极性电弧延伸速率高于正极性电弧;电弧延伸过程中,正极性电弧更容易出现分叉和并列弧道的现象,负极性电弧更易出现尖状的头部。负极性电弧更易飘弧是由于电弧与污层之间的流注更易发展,使负极性电弧和污层之间更易保持良好的导电通道,所以飘弧更易维持,也更严重;正极性电弧端部紧贴污层表面,使流注难以发展,电弧延伸困难,而负极性电弧端部和污层之间的距离则保证了起始于电弧端部的负流注迅速向前发展并形成新的电弧,使负极性电弧向前跃进式延伸。

交流电弧在湿污绝缘表面的发展过程研究

为研究交流电压下湿污表面局部电弧的演变,利用高速摄像机记录了局部电弧的发展过程,并利用测量系统同步记录了电压电流的变化。根据观察,局部电弧的发展可以分为弧根的向前延伸和中间弧道的飘弧两个过程,这与直流局部电弧类似,但交流电压存在过零点,因此交流电弧存在过零熄弧的问题。为保持一定长度交流电弧的稳定燃烧,并可能向前延伸,电压电流必须满足一定的条件。同样,跨越相同泄漏距离的局部电弧在外施电压不变的情况下必然存在飘弧稳定燃烧的最小弧长,当飘弧持续增加时,弧道将不能再维持燃烧。当单位时间内飘弧引起的弧道伸长大于由弧足延伸引起的弧道伸长量时,弧足延伸会被抑制,并导致弧足向后收缩。