張新，高超，陳楓林，孫瑞杰，王黎明

(1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217；2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院，廣州 510080；3.清華大學(xué)深圳研究生院，深圳 518055)

淋雨對(duì)棒-板長(zhǎng)空氣間隙正極性直流放電影響

張新1，高超2，陳楓林3，孫瑞杰2，王黎明3

(1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217；2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院，廣州 510080；3.清華大學(xué)深圳研究生院，深圳 518055)

棒板長(zhǎng)間隙放電模型是最典型的模型，對(duì)絕緣設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。將高電壓試驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合的研究方式具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用和方便靈活、可操作性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。為研究降雨對(duì)棒板長(zhǎng)間隙擊穿電壓的影響規(guī)律，本文構(gòu)建了對(duì)棒-板長(zhǎng)空氣間隙正極性直流放電特性進(jìn)行試驗(yàn)研究的方案，以便為后續(xù)的研究和分析提供基礎(chǔ)。

棒板間隙；放電影響；試驗(yàn)方案

0 前言

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)輸電線(xiàn)路的放電特性及規(guī)律的研究工作均未涉及極端氣候條件，在發(fā)生極端氣候時(shí)，超特高壓輸電線(xiàn)路的外絕緣水平尚不可知。由于我國(guó)資源能源分布的特殊性，超特高壓輸電線(xiàn)路部分處于高海拔地區(qū)，因此有必要在實(shí)際高海拔條件下，空氣間隙在直流、工頻、操作過(guò)電壓以及雷擊過(guò)電壓下的擊穿特性和絕緣水平進(jìn)行研究，以便為輸電線(xiàn)路尤其是緊湊型線(xiàn)路塔窗空氣間隙的選擇提供理論與試驗(yàn)依據(jù)。

1 試驗(yàn)裝置

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

戶(hù)外試驗(yàn)場(chǎng)尺寸為197 m×103m。懸吊試品的門(mén)形塔架尺寸為70 m(高)×70 m(寬)，設(shè)有5臺(tái)載重3 t～5 t的卷?yè)P(yáng)機(jī)，用于試品布置。

1.1.1 7 200 kV沖擊電壓發(fā)生器

沖擊電壓發(fā)生器標(biāo)稱(chēng)電壓為7 200 kV，容量720 kJ，可產(chǎn)生波前時(shí)間2 500 μs及以下波形的操作和雷電沖擊電壓。由7 200 kV沖擊電壓分壓器、傳輸電纜、二次分壓器、數(shù)字采集卡和波形參數(shù)計(jì)算軟件等組成的的測(cè)量系統(tǒng)經(jīng)國(guó)家高電壓計(jì)量站的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果的總不確定度在±3%范圍內(nèi)。

1.1.2 1600 kV直流電壓發(fā)生器

±1 600 kV直流電壓發(fā)生器由供電電源、發(fā)生器本體、保護(hù)電阻、分壓器/耦合電容器/接地開(kāi)關(guān)組合裝置和測(cè)量與控制系統(tǒng)組成，如圖所示。其測(cè)量系統(tǒng)經(jīng)國(guó)家高電壓計(jì)量站 (武漢)的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果的總不確定度在±3%范圍內(nèi)。

1.1.3 2250 kV工頻試驗(yàn)變壓器

2250kV工頻電壓發(fā)生器額定容量 4 500 kVA，額定電壓2 250 kV。2 250 kV試驗(yàn)變壓器結(jié)構(gòu)由三節(jié)750 kV試驗(yàn)變壓器串聯(lián)而成，凈高二十八米。其測(cè)量系統(tǒng)經(jīng)國(guó)家高電壓計(jì)量站 (武漢)的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果的總不確定度在±3%范圍內(nèi)。

2 試驗(yàn)方案

工況可對(duì)淋雨環(huán)境下正極性直流對(duì)棒-板長(zhǎng)空氣間隙放電特性進(jìn)行研究，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)極端氣候條件下長(zhǎng)空氣間隙，包括典型電極 (棒-棒、塔窗)，不同電壓型式 (負(fù)極性直流、工頻、操作波、雷電波)的放電特性研究。

2.1 試品布置

試驗(yàn)中使用的主要試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)量?jī)x器包括：7 200 kV/720 kJ沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)，±1 600 kV直流電壓發(fā)生器，2 250 kV工頻電壓發(fā)生器。全站儀(萊卡TCR402POWER)，以及高速攝像機(jī) (美國(guó)Phantom V12)等。試品為棒-板電極結(jié)構(gòu)、如圖1所示。

圖1 布置示意圖

2.2 試驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

試驗(yàn)按照規(guī)程規(guī)定的試驗(yàn)和測(cè)量方法進(jìn)行。

試驗(yàn)電壓為正極性直流電壓。采用升壓法求取直流放電電壓U，計(jì)算公式如 (1)：

其中，Ui為施加的電壓，kV；n為有效試驗(yàn)的總次數(shù)，對(duì)直流放電試驗(yàn)取10～20次。

試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ按照公式 (2)計(jì)算：

將試驗(yàn)放電電壓數(shù)據(jù)修正到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下(GB/T 16927.1-1997/IEC 60060-1：1989)。

淋雨試驗(yàn)雨量控制依據(jù)濕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 試驗(yàn)方法

典型間隙下的淋雨試驗(yàn)為人工控制不同雨量對(duì)棒-板間隙施加正極性直流進(jìn)行試驗(yàn)。淋雨工況設(shè)計(jì)為大雨和小雨兩種工況，相關(guān)參數(shù)分別在表1中給出。

表1 典型間隙下的淋雨試驗(yàn)程序的淋雨條件

3 結(jié)束語(yǔ)

本文構(gòu)建了對(duì)棒-板長(zhǎng)空氣間隙正極性直流放電特性進(jìn)行試驗(yàn)研究的平臺(tái)，可為后續(xù)的研究和分析提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1] High-voltage Test Techniques，Part 1：General Definitions and Requirements，IEC Publ.60060-1，1989.

[2] 中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).DL/T 620—1997，交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合 [S].

[3] X.L.Jiang，J.L.Hu，Z.J.Zhang，“Switching Impulse Flashover Performance of Different Types of Insulators at High Altitude Sites of above 2800m”，IEEE Trans.Dielectr.Electr. Insul，Vol.15，pp.1340-1345，2008.

[4] M.A.Salam，“Positive wire to plane coronas as influenced by humidity”，IEEE Trans.Ind.Appl.，Vol.21pp.35-40，1985.

Experiment Project of Analysis on Long Air Gap Discharge

ZHANG Xin1，GAO Chao2，CHEN Fenglin3，SUN Ruijie2，WANG Liming3
(1.Yunnan Electric Power Research Institute，Yunnan Power Grid Co.，Ltd.，Kunming 650217，China；2.Electric Power Research Institute，CSG，Guangzhou 510080，China；3.Graduate School at Shenzhen，Tsinghua University，Shenzhen 518055，China)

The rod-plane long air gap discharge model is the most typical discharge one in transmission line models.Survey method combining high-voltage experiment with computer simulation is economical，flexible and operable.To study the discharge performance of air gap under rain conditions，this paper constructs experiment project.

rod-plane gap；discharge performance；experiment project

TM85

B

1006-7345(2015)05-0095-02

2015-06-15

張新 (1981)，男，碩士，工程師，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，從事高電壓技術(shù)方面研究工作 (e-mail)siyanguilai＠sina.com。

高超 (1983)，男，碩士，高級(jí)工程師，南方電網(wǎng)科學(xué)研究院，從事高電壓試驗(yàn)技術(shù)方面研究工作 (e-mail)gaochao＠csg.com。

陳楓林 (1989)，男，博士研究生，清華大學(xué)深圳研究生院，從事高電壓技術(shù)方面研究工作。