淋雨對棒-板長空氣間隙正極性直流放電影響

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)

淋雨對棒-板長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)

棒板長間隙放電模型是最典型的模型，對絕緣設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。將高電壓試驗與計算機仿真相結(jié)合的研究方式具有經(jīng)濟實用和方便靈活、可操作性強的優(yōu)勢。為研究降雨對棒板長間隙擊穿電壓的影響規(guī)律，本文構(gòu)建了對棒-板長空氣間隙正極性直流放電特性進行試驗研究的方案，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；試驗方案

0 前言

目前，國內(nèi)外對輸電線路的放電特性及規(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，超特高壓輸電線路的外絕緣水平尚不可知。由于我國資源能源分布的特殊性，超特高壓輸電線路部分處于高海拔地區(qū)，因此有必要在實際高海拔條件下，空氣間隙在直流、工頻、操作過電壓以及雷擊過電壓下的擊穿特性和絕緣水平進行研究，以便為輸電線路尤其是緊湊型線路塔窗空氣間隙的選擇提供理論與試驗依據(jù)。

1 試驗裝置

1.1 試驗設(shè)備

戶外試驗場尺寸為197 m×103m。懸吊試品的門形塔架尺寸為70 m(高)×70 m(寬)，設(shè)有5臺載重3 t～5 t的卷揚機，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)生器標稱電壓為7 200 kV，容量720 kJ，可產(chǎn)生波前時間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)計算軟件等組成的的測量系統(tǒng)經(jīng)國家高電壓計量站的校準，校準結(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、保護電阻、分壓器/耦合電容器/接地開關(guān)組合裝置和測量與控制系統(tǒng)組成，如圖所示。其測量系統(tǒng)經(jīng)國家高電壓計量站 (武漢)的校準，校準結(jié)果的總不確定度在±3%范圍內(nèi)。

1.1.3 2250 kV工頻試驗變壓器

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試驗變壓器結(jié)構(gòu)由三節(jié)750 kV試驗變壓器串聯(lián)而成，凈高二十八米。其測量系統(tǒng)經(jīng)國家高電壓計量站 (武漢)的校準，校準結(jié)果的總不確定度在±3%范圍內(nèi)。

2 試驗方案

工況可對淋雨環(huán)境下正極性直流對棒-板長空氣間隙放電特性進行研究，還可實現(xiàn)對極端氣候條件下長空氣間隙，包括典型電極 (棒-棒、塔窗)，不同電壓型式 (負極性直流、工頻、操作波、雷電波)的放電特性研究。

2.1 試品布置

試驗中使用的主要試驗設(shè)備和測量儀器包括：7 200 kV/720 kJ沖擊試驗系統(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 (美國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 試驗依據(jù)標準

試驗按照規(guī)程規(guī)定的試驗和測量方法進行。

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

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

試驗的標準偏差σ按照公式 (2)計算：

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

淋雨試驗雨量控制依據(jù)濕試驗標準。

2.3 試驗方法

典型間隙下的淋雨試驗為人工控制不同雨量對棒-板間隙施加正極性直流進行試驗。淋雨工況設(shè)計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程序的淋雨條件

3 結(jié)束語

本文構(gòu)建了對棒-板長空氣間隙正極性直流放電特性進行試驗研究的平臺，可為后續(xù)的研究和分析提供堅實基礎(chǔ)。

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

[2] 中華人民共和國電力行業(yè)標準.DL/T 620—1997，交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合 [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，高級工程師，南方電網(wǎng)科學(xué)研究院，從事高電壓試驗技術(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。