强暴雨条件下绝缘子串交流闪络特性与闪络模型研究

摘要

全球气候日益变暖，暴雪、重冰和强暴雨等极端恶劣天气频发，输电线路绝缘子(串)在其极端恶劣天气下的电气特性对于我国电网防灾减灾显得尤为重要，亦是国家电网公司建设坚强的智能电网的重要支撑。然而，强暴雨条件下输电线路绝缘子雨闪事故时有发生，国内外学者对强暴雨条件下绝缘子串闪络特性、闪络机理及其闪络模型的研究尚显不足。因此，本文以XP-160型瓷绝缘子和LXY4-160型玻璃绝缘子为试品，通过人工模拟强暴雨条件下绝缘子串的交流放电试验，对强暴雨条件下绝缘子串交流闪络特性与闪络模型进行了研究，本文的主要工作和取得的成果有：
　　①自制了集中淋雨器，对比分析了3种不同电气试验方法下强暴雨绝缘子串交流闪络电压，由均匀升压法得到的平均闪络电压比由恒压升降法得到的50％闪络电压高12.2%~16.7%，由最大耐受电压法得到的最大耐受电压比恒压升降法得到的50%闪络电压低2.7%~5.8%。
　　②在重庆大学高压试验室(海拔232 m)及湖南怀化自然覆冰试验站(海拔1400 m)进行了强暴雨条件下绝缘子串交流闪络特性试验研究，研究结果表明：雨水的集中下落方向会影响绝缘子串交流闪络电压，很可能导致绝缘子串交流闪络电压降低，具有一定的随机性；强暴雨绝缘子串交流闪络电压与绝缘子串下表面污秽无关，且与绝缘子串长呈线性关系；强暴雨绝缘子串交流雨闪电压 Uf会随着雨水电导率γ20、雨水流量F的增加而降低，皆呈负指数幂函数关系；海拔升高，强暴雨绝缘子串交流闪络电压降低，不同海拔下串长、雨水电导率、雨水流量对强暴雨绝缘子串交流闪络电压的影响规律相同。
　　③提出了绝缘子串在雨水电导率、雨水流量综合作用下，定义新变量γ20·F来表征雨水对绝缘子串交流雨闪电压的影响，每片绝缘子的交流雨闪电压可运用校正公式120() cfU qF进行校正，并得到了强暴雨条件下XP-160和LXY4-160绝缘子的系数q、c。
　　④利用高清摄像机拍摄了强暴雨绝缘子串交流放电过程，分析了强暴雨条件下绝缘子串电弧发展现象，提出：强暴雨条件下绝缘子串从开始淋雨到最终闪络过程经历了绝缘子串形成稳定雨帘、空气间隙局部电弧产生、局部电弧稳定发展至完全闪络三个阶段。空气间隙局部电弧产生是发生强暴雨条件下绝缘子串闪络的起始条件。虽然XP-160和LXY4-160绝缘子串的空气间隙局部电弧产生位置和放电路径不同，但其闪络路径均是空气间隙与绝缘子串淋湿表面串联。
　　⑤分析了强暴雨条件下绝缘子串交流闪络或耐受时的泄漏电流特征，研究结果表明：实现强暴雨条件下绝缘子串交流闪络需同时满足电弧重燃和恢复条件，最重要的因素是恢复条件；而且泄漏电流峰值必须达到交流临界闪络电流，才能发生强暴雨绝缘子串交流闪络。交流临界闪络电流 Ic平均值会随着雨水电导率、雨水流量的增加而增加。
　　⑥建立了强暴雨绝缘子串闪络模型，该模型由空气间隙电弧、沿面电弧、剩余淋湿层电阻和水柱电阻串联，其等效电路方程与经典污秽放电模型相似，可运用该模型预测强暴雨绝缘子串交流临界闪络电压。

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中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 试验设备、试品及试验方法

2.1 试验装置

2.2 试品

2.3 试验方法

2.4 本章小结

3 强暴雨绝缘子串交流闪络特性

3.1 瓷、玻璃绝缘子串交流闪络特性

3.2 交流雨闪电压的校正

3.3 本章小结

4 强暴雨绝缘子串闪络模型

4.1 交流放电过程分析

4.2 强暴雨绝缘子串闪络模型

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文结论

5.2 后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附录

A． 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B． 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目