海拔2500m以下污穢覆冰絕緣子直流閃絡(luò)特性及機(jī)理研究.pdf

1、覆冰、低氣壓和污穢共存的復(fù)雜環(huán)境對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成極大的威脅。到目前為止，對復(fù)雜環(huán)境中直流輸電線路外絕緣特性的認(rèn)識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電力工業(yè)發(fā)展的要求。隨著水電資源的大規(guī)模開發(fā)，西部高寒、高濕及高海拔對輸電線路外絕緣電氣特性的影響將更加突出。因此，對復(fù)雜環(huán)境中絕緣子閃絡(luò)特性的研究具有非常重要的工程應(yīng)用價值和學(xué)術(shù)意義。為此，在國內(nèi)外現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，通過大量的試驗研究，本文主要研究了復(fù)雜環(huán)境中絕緣子的直流閃絡(luò)特性及閃絡(luò)機(jī)理。其結(jié)果有助于

2、進(jìn)一步了解低氣壓下覆冰絕緣子的閃絡(luò)現(xiàn)象，并可為輸電線路的設(shè)計和安全運(yùn)行提供理論依據(jù)。本文的主要工作和結(jié)論如下： 在人工氣候室內(nèi)，根據(jù)不同覆冰絕緣子正、負(fù)極性下的閃絡(luò)試驗結(jié)果，得出負(fù)極性電弧金屬陰極的強(qiáng)電子發(fā)射能力造成了單片瓷、玻璃絕緣子及被冰凌橋接的合成絕緣子有較低負(fù)極性冰閃電壓；正極性電弧金屬陽極側(cè)產(chǎn)生高電阻區(qū)所處位置的差異使得瓷和玻璃絕緣子串具有明顯的極性效應(yīng)；覆冰較少時，合成絕緣子表面出現(xiàn)數(shù)量較多的非極性電弧使合成絕緣子無

3、極性效應(yīng)。 利用覆冰期內(nèi)平均閃絡(luò)電壓的試驗方法，對不同材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的絕緣子在覆冰、低氣壓和污穢共存環(huán)境中的直流閃絡(luò)特性進(jìn)行了研究。試驗結(jié)果表明，直流平均閃絡(luò)電壓隨著海拔的升高、覆冰量的增加以及污穢度的增加而降低，且其特征指數(shù)與絕緣子結(jié)構(gòu)、覆冰量、覆冰狀態(tài)、污穢度等有關(guān)。 通過對攝像機(jī)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及高壓試驗裝置記錄覆冰絕緣子表面閃絡(luò)電弧的發(fā)展過程的試驗結(jié)果進(jìn)行理論分析得出：弧根周圍空氣的熱電離導(dǎo)致了電弧的發(fā)展，靜電場力對電

4、弧的發(fā)展起到了加速作用，電擊穿僅發(fā)生在閃絡(luò)最終的跳躍階段；通過測量閃絡(luò)過程中的放電電壓、泄漏電流、閃絡(luò)時間、覆冰水電導(dǎo)率、電弧長度及電弧半徑等參數(shù)，得到了不同階段電弧(電弧起弧階段、電弧發(fā)展階段及完全閃絡(luò))的發(fā)展速度、臨界電弧長度均隨覆冰水電導(dǎo)率的增加而減小。進(jìn)一步分析覆冰絕緣子的閃絡(luò)過程可知：覆冰絕緣子存在二個不同的閃絡(luò)路徑，即沿冰層外部和內(nèi)部，這是由于電弧熱作用蒸發(fā)的Na原子進(jìn)入弧柱的方式不同造成的。 基于上面的試驗結(jié)果和理