青藏直流输电线路外绝缘影响因素分析与试验研究

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青藏交直流联网工程作为青藏高原地区的“电力天路”,它的运行遭受着高原地区恶劣环境的影响。同时随着我国工业化和城市化规模的不断扩大,排入大气中的污染物增多,为雾的形成提供了丰富的凝结核,雾滴不仅易吸附大气中的SO2、NOx等气体,且阻碍污染物的扩散,加重大气污染,给输电线路的运行带来了较大的危害。近年来,因大雾天气引起输电线路空气绝缘击穿,而非沿绝缘子表面的沿面闪络事故时有发生。另一方面,鸟粪对输电线路的威胁也越来越受到人们的重视。青藏直流联网输电线路自投运以来,发生了1次湿雾闪和5次鸟粪闪络事故。针对高海拔、气雾环境和鸟粪对输电线路外绝缘的影响,本文进行了气液两相体放电机理和鸟粪闪络机理的研究,开展了不同大气压和雾环境下的电晕放电试验和交直流击穿试验工作,并对试验结果进行了分析。重点关注了直流下的放电情况。  进行了不均匀场中雾滴颗粒的存在对间隙电场分布影响的仿真计算,仿真结果表明,雾滴对极不均匀电场分布有较大的影响,畸变了棒尖端附近场强,降低了间隙中心及板电极周围的场强;且间隙距离越大,畸变作用越不明显,场强降低幅度越大。同时得出雾滴对稍不均匀场的影响特性,并分析了各种影响机制的原因。开展鸟粪闪络电场仿真计算,发现鸟粪主要对鸟粪通道前段和绝缘子高压端之间的空气间隙电场强度影响较大,而对绝缘子表面场强没有多大影响。  在机理分析和电场仿真的基础上,建立了水雾、盐雾发生装置及放电试验雾室,分别进行了电晕放电试验和交直流电压下的正极性棒-板电极和球-球电极的击穿试验。试验结果表明,气压、盐雾体积分数和盐雾浓度对间隙电晕放电有很大影响。在工频击穿试验中,盐雾环境下的击穿电压低于空气条件下,盐雾电导率的影响以及水雾环境的影响与间隙距离大小有关。在直流电压下,随着间隙距离的增加,水雾中的间隙平均击穿场强降低幅度小于空气中的;盐雾电导率对击穿电压的影响很大;在稍不均匀场中,在同一间距下,不同环境中的击穿电压大小关系不变。在稍不均匀场中,击穿电压变化幅度比极不均匀场中的大。这些仿真和试验结果,为前面气雾环境下的放电机理分析进行了补充和验证,给输电线路的绝缘设计和运行维护提供了参考。
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