直流接地极招弧角熄弧能力研究

摘要

本文以糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程的普洱换流站接地极线路为对象，主要研究不同因素对直流电弧特性的影响、直流接地极招弧角安装方式以及招弧角与直流接地极线路的绝缘配合方法。
　　论文首先调研和总结了直流电弧特性和招弧角理论和工程应用的研究现状，直流接地极招弧角熄弧能力除了受到电磁力、热浮力、风力等因素影响之外，主要与招弧角的安装方式、间隙距离以及系统容量相关。
　　结合实际直流接地极线路参数，建立直流接地极招弧角燃弧试验平台，对影响电弧特性的不同因素如电磁力、风力和招弧角形式及布置方式，开展了招弧角燃弧试验研究，通过高速摄像机记录电弧发展过程。研究结果表明：电磁力对电弧的转移和拉伸作用显著，相对而言，由于受到脉宽等因素限制，风速和热浮力作用不明显；最小放电间隙距离同为400mm时，羊角型招弧角电弧最终拉伸至约1400mm，而其他类型招弧角仅拉伸至1100~1200mm，表明羊角型招弧角的电弧拉伸能力最强，最有利于电弧的熄灭。
　　结合招弧角电弧电磁力的计算，研究招弧角安装方式，分析安装（角度）方式、故障位置和杆塔接地电阻对电磁力的影响规律，并给出了招弧角安装方式的建议。研究结果表明：当招弧角平行于输电线路安装、且朝向接地极侧时（α=0°），电弧受到的电磁力最大，电弧最易远离绝缘子串；当故障点位置靠近接地极侧，杆塔接地电阻增大时，电弧电流减小，电弧受到的电磁力减弱。
　　最后，通过招弧角间隙燃弧试验获取电弧伏安特性曲线，并与直流输电系统输出特性曲线相结合，提出招弧角与直流输电线路的绝缘配合方法，基于该方法给出不同招弧角间隙距离对应直流输电线路的保护范围，并提出了提高招弧角保护范围的建议。研究结果表明：对于一定间隙距离的招弧角而言，随着杆塔接地电阻的增大，线路的保护范围变大。不考虑电弧拉长，当间隙距离为650mm时，若杆塔接地电阻Rt=5Ω，保护范围约为5％；若杆塔接地电阻Rt=15Ω，保护范围略约为20%。此外，增加接地极导线回数可提高招弧角保护范围。取杆塔接地电阻Rt=5Ω，对1000mm间隙的招弧角，当接地极导线回数由2提高到6时，其保护范围由5%至12%，提升约2倍，改善效果显著。

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1绪论

1.1研究背景

1.2直流招弧角熄弧能力研究现状

1.3存在的问题

1.4研究内容及章节安排

2直流招弧角熄弧能力试验研究

2.1直流接地极招弧角工况分析

2.2试验平台及参数

2.3测试招弧角形式

2.4直流招弧角间隙熄弧试验

2.5影响间隙熄弧的因素

2.6本章小结

3招弧角安装方式研究

3.1电磁力计算模型

3. 2计算结果及分析

3.3 本章小结

4接地极招弧角配置与绝缘配合研究

4.1系统外特性

4.2招弧角电弧伏安特性

4.3招弧角与系统的绝缘配合

4.4本章小结

5全文总结

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献