空间电荷对长间隙放电特性影响的研究

摘要

随着超特高压输电技术的发展，空气间隙的放电特性成为超特高压输电系统的重要问题之一。绕击是造成超特高压输电线路雷击跳闸的主要原因，而在绕击事故中，空间电荷的作用不容忽视。目前我国超、特高压输电系统中，缺乏完善的研究模型来分析空间电荷对空气间隙放电的影响，亟需开展空气间隙放电特性的研究。本文以长空气间隙放电过程为研究对象，针对空间电荷的影响进行了深入研究。
　　本文对150cm棒-线间隙施加正负操作冲击电压，采用高速摄像系统对放电发展过程进行观测并对外径不同的线电极上的击中次数进行了统计分析，测量了棒对不同外径的线电极的预放电电流，采用积分电流法得到线电极周围的空间电荷量，通过ANSYS仿真得到空间电荷对电场的影响。并在500kV实际线路上进行试验验证。实验结果发现:正操作冲击电压下空间电荷的屏蔽作用对放电击中点的影响较大，而负操作冲击电压下，空间电荷的屏蔽作用不是影响击中次数和放电路径的主导因素;空间电荷的屏蔽作用与线电极的尺寸有关，线电极的外径越大，其表面空间电荷的屏蔽作用越小。为了深入分析空间电荷的屏蔽作用，本文搭建了200cm棒-棒间隙施加正负操作冲击电压，采用光电集成电场测量系统对下棒电极头部电场进行测量，当间隙施加的冲击电压峰值较高时，电场传感器的测量值会偏离计算所得间隙的拉普拉斯电场值，电场传感器的输出波形会发生明显跃升，这部分跃升即是由空间电荷造成的。最后，根据试验结果，对现有的先导传播模型LPM(LeaderPropagationModel)予以改进，形成考虑空间电荷屏蔽作用的先导发展模型，仿真结果也证明了空间电荷的影响作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 问题的提出及课题意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 长间隙放电试验研究

1．2．2 长间隙放电仿真研究

1．2．3 空间电荷的测量方法

1．3 尚待研究和解决的问题

1．4 本文的研究内容和各章节的安排

第2章 实验方案

2．1 棒-线间隙实验方案

2．1．1 棒-线间隙的布置

2．1．2 采样电阻的确定

2．1．3 棒-线间隙实验的最终方案

2．2 棒-棒电极实验方案

2．2．1 棒-棒间隙的确定

2．2．2 棒-棒间隙实验的最终方案

2．3 本章小结

第3章 棒-线间隙操作冲击放电特性

3．1 棒-线电极预放电电流的测量

3．2 棒-线间隙操作冲击击穿特性

3．3 500kV输电线路绕击模型试验

3．3．1 正操作冲击放电特性

3．3．2 负操作冲击放电特性

3．4 本章小结

第4章 基于电场测量对空间电荷畸变作用的分析

4．1 测量原理

4．2 负极性测量结果(500kV)

4．2．1 典型电压和电场波形比对

4．2．2 四种典型电极的电场测量结果

4．2．3 更大电压下电场的“跃升”现象

4．3 正极性测量结果(620kV)

4．3．1 典型电场测量结果

4．3．2 空间电荷引起操作冲击电场测量下降沿变缓的验证

4．3．3 电场仿真分析

4．4 本章小结

第5章 考虑空间电荷的先导传播模型

5．1 基本原理

5．2 建模方法

5．2．1 线路结构

5．2．2 计算步骤

5．3 空间电荷的影响

5．3．1 空间电荷形成的电场

5．3．2 考虑空间电荷的影响对现有先导传播模型的改进

5．4 本章小结

第6章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢