高海拔地區(qū)鹽霧環(huán)境對(duì)棒-板間隙工頻放電特性影響研究

王生富 包正紅 丁玉劍 耿江海 馬旭東

摘 要

近年來(lái)我國(guó)超高壓輸電線(xiàn)路途經(jīng)高海拔鹽湖地區(qū)的部分段曾發(fā)生大規(guī)模線(xiàn)路跳閘故障，亟須開(kāi)展高海拔鹽湖對(duì)輸電線(xiàn)路外絕緣影響的試驗(yàn)研究工作。本文在海拔2500m左右的西寧地區(qū)自然低氣壓環(huán)境下分別模擬了無(wú)霧，電導(dǎo)率為500μS/cm、3000μS/cm和6000μS/cm的大霧高濕環(huán)境，開(kāi)展了1m、1.5m、2m棒-板長(zhǎng)間隙的工頻放電特性試驗(yàn)。結(jié)果表明，在相同電導(dǎo)率大霧環(huán)境下，放電電壓隨間隙距離的增大而增大，放電電壓與間隙距離呈線(xiàn)性關(guān)系;在相同間隙距離下，霧水電導(dǎo)率對(duì)放電電壓的影響不明顯。同時(shí)，在相同工況下，隨著海拔升高間隙放電電壓降低。本文的結(jié)論為高海拔鹽湖地區(qū)輸電線(xiàn)路外絕緣參數(shù)的選取提供了重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞

高海拔;鹽湖;電導(dǎo)率;棒-板間隙;放電電壓

中圖分類(lèi)號(hào)： TM216 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 08 . 03

我國(guó)地理格局特殊，輸變電線(xiàn)路在高、低海拔地區(qū)均有大量分布，其中部分線(xiàn)路段經(jīng)過(guò)高海拔鹽湖地帶[1-2]。由于鹽湖地區(qū)空氣及揚(yáng)塵中含鹽量高，在大霧條件下極易形成鹽霧，影響輸電線(xiàn)路的安全穩(wěn)定[3-4]。如2014年在高原鹽湖地區(qū)的某750線(xiàn)路由于連續(xù)跳閘，進(jìn)而導(dǎo)致整條線(xiàn)路停運(yùn)。因此亟須開(kāi)展高海拔鹽湖環(huán)境對(duì)輸電線(xiàn)路外絕緣影響的試驗(yàn)研究工作，為今后輸電線(xiàn)路在高原鹽湖地區(qū)的建設(shè)及運(yùn)維提供依據(jù)。

國(guó)內(nèi)中國(guó)電科院、華北電力大學(xué)、重慶大學(xué)等高校和研究機(jī)構(gòu)對(duì)間隙污閃特性進(jìn)行了相關(guān)研究[5-8]，但針對(duì)高海拔鹽霧環(huán)境的棒-板長(zhǎng)空氣間隙工頻放電特性的研究還較少。文獻(xiàn)[9]研究了高海拔棒-板長(zhǎng)空氣間隙操作沖擊放電特性，但未涉及鹽霧對(duì)放電特性的影響。文獻(xiàn)[10]對(duì)輸電線(xiàn)路實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生的霧霾閃絡(luò)現(xiàn)象進(jìn)行了相關(guān)分析，并提出相應(yīng)的防污閃措施，但研究未涉及高海拔的情況。

以往的研究大部分在海拔50m處的低海拔地區(qū)進(jìn)行，針對(duì)高海拔地區(qū)鹽霧環(huán)境間隙放電的研究較少。鑒于此本文通過(guò)在海拔2500m左右的自然低氣壓環(huán)境下模擬大霧高濕環(huán)境，開(kāi)展棒-板長(zhǎng)間隙的工頻放電特性試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析為今后輸電線(xiàn)路在高原鹽湖地區(qū)的建設(shè)及運(yùn)維提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)布置、空氣間隙模型及方法

1.1 試驗(yàn)布置

試驗(yàn)在海拔2500m左右的自然低氣壓環(huán)境下模擬鹽霧環(huán)境，因此本文在模擬起霧室中開(kāi)展棒-板長(zhǎng)間隙的工頻放電特性試驗(yàn)研究，YDTCW型1800kV工頻無(wú)局部放電試驗(yàn)變壓器，其額定輸出電流2A，額定容量3600kVA，調(diào)壓器輸入電壓波形畸變率<3%時(shí)，成套設(shè)備輸出電壓波形畸變率≤5%。為了保證試驗(yàn)中高壓引線(xiàn)的安全距離，高壓試驗(yàn)引線(xiàn)在起霧室中應(yīng)用高壓絕緣管進(jìn)行連接。

1.2 放電模型介紹及試驗(yàn)方法

1.2.1 放電模型介紹

本次試驗(yàn)在模擬起霧室中開(kāi)展間隙試驗(yàn)研究，試驗(yàn)布局圖分別如圖1所示。棒-板間隙采用6m長(zhǎng)，直徑為20cm的圓形鋼柱（鋼柱一端焊接直徑20cm的鋼球、另一端焊接起吊裝置）做上電極，用15m×15m鍍鋅鐵板鋪在其地面。

1.2.2 試驗(yàn)方法

（1）配置起霧室的霧水，添加Nacl調(diào)整其電導(dǎo)率，配置不同電導(dǎo)率的霧水樣本，霧水電導(dǎo)率500μS/cm、3000μS/cm、6000μS/cm。

（2）開(kāi)啟起霧發(fā)生裝置，調(diào)節(jié)起霧裝置的霧含量，開(kāi)啟設(shè)備三分鐘以后開(kāi)始逐漸加壓。

（3）待霧室內(nèi)霧水達(dá)到飽和，開(kāi)始進(jìn)行工頻下的棒-板間隙放電試驗(yàn)，間隙距離分別選1m、1.5m、2m。每次試驗(yàn)完成后關(guān)閉起霧裝置。其中，高壓試驗(yàn)引線(xiàn)在起霧室中應(yīng)用高壓絕緣管進(jìn)行連接。每次試驗(yàn)完成后關(guān)閉起霧裝置。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

本文分別在無(wú)霧、500uS/cm、3000uS/cm和6000uS/cm鹽霧條件下，選取1m、1.5m和2m棒-板長(zhǎng)空氣間隙進(jìn)行工頻放電試驗(yàn)。每組試驗(yàn)記錄5次放電電壓值并取平均，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，表2為相同工況下低海拔地區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

由圖2、圖3看出，在霧水電導(dǎo)率不變的情況下，間隙距離越大，間隙放電電壓越大，呈正線(xiàn)性相關(guān);保持間隙距離不變的情況下，霧水電導(dǎo)率對(duì)間隙放電電壓的影響不大;相同間隙距離和電導(dǎo)率下，高海拔地區(qū)的間隙放電電壓更低，即高海拔地區(qū)對(duì)外絕緣的要求更嚴(yán)格。

3 結(jié)論

（1）在霧水電導(dǎo)率不變的情況下，間隙距離越大，間隙放電電壓越大，呈正線(xiàn)性相關(guān)。

（2）保持間隙距離一定的情況下，間隙工頻放電電壓受霧水電導(dǎo)率的影響不大。

（3）相同工況條件下，高海拔棒-板間隙工頻放電電壓較低海拔地區(qū)更低，即在高海拔地區(qū)，氣體密度低導(dǎo)致空氣中電子的自由行程較長(zhǎng)，因此對(duì)絕緣裕度要求更高。

參考文獻(xiàn)

[1]左玉璽，董鐵柱，蘆尚君，等.鋁合金芯鋁絞線(xiàn)在高海拔鹽湖地區(qū) 輸電線(xiàn)路的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2013，29（5）：1-3+8.

[2]張仲秋，張俊蔚，周瑜，等.高海拔高污染鹽湖地區(qū)絕緣子選型分析研究[J]. 青海電力，2014，33（4）：23-26.

[3]牛海清，莊小亮，蟻澤沛，等.氣隙擊穿電壓大幅降低的氣象條件[J].高電壓技術(shù)，2014，40（11）：3343-3348.

[4]中國(guó)氣象局. 地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M]. 北京：氣象出版社，2003：21-27.

[5]鄭桂眉，周立華.霧閃及其危害[J].吉林氣象，2007（1）：30.

[6]蔣興良，黃俊，董冰冰，等.霧水電導(dǎo)率對(duì)輸電線(xiàn)路交流電暈特性的影響[J].高電壓技術(shù)，2013，39（3）：636-641.

[7]宿志一.霧霾天氣對(duì)輸變電設(shè)備外絕緣的影響[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37（8）：2284-2290.

[8]劉云鵬，鐘正，李利，等.鹽霧對(duì)棒—板短空氣間隙雷電沖擊特性影響研究[J].高壓電器，2018，54（9）：1-5+11

[9]丁玉劍，李慶峰，廖蔚明，曾嶸，宿志一.高海拔地區(qū)典型長(zhǎng)空氣間隙的操作沖擊放電特性和海拔校正[J].高電壓技術(shù)，2013，39（6）：1441-1446.

[10]蟻澤沛.高壓輸電線(xiàn)路空氣放電機(jī)理及其對(duì)策[J].廣東電力，2005，18（6）：15-18+27.