絕緣子工頻疊加沖擊電壓下的放電特性

徐肖偉,李小建,孫偉忠,申元

(云南電網(wǎng)公司電力研究院,昆明 650217)

絕緣子工頻疊加沖擊電壓下的放電特性

徐肖偉,李小建,孫偉忠,申元

(云南電網(wǎng)公司電力研究院,昆明 650217)

提出了絕緣子工頻電壓下疊加沖擊電壓的合成試驗(yàn)方法。通過(guò)對(duì)被試絕緣子在工頻不同相位點(diǎn)施加沖擊電壓,得出在工頻疊加沖擊電壓的合成試驗(yàn)條件下,當(dāng)沖擊電壓幅值大于工頻電壓峰值時(shí),電壓疊加時(shí)絕緣子對(duì)地的電壓值只跟沖擊電壓的幅值有關(guān),與工頻電壓幅值無(wú)關(guān)的結(jié)論。

絕緣子；工頻；沖擊；合成疊加試驗(yàn)

1 前言

絕緣子閃絡(luò)是輸電線路跳閘的主要原因,排除污閃的因素之外,跳閘的主要導(dǎo)致因素就是雷擊線路導(dǎo)致的絕緣子閃絡(luò)放電。閃絡(luò)放電時(shí),其作用在線路絕緣子上的電壓類(lèi)型為工頻電壓疊加雷電沖擊電壓。

2 試驗(yàn)原理及試驗(yàn)方法

試驗(yàn)電氣原理如圖1所示：絕緣子的一端接地,另一端持續(xù)施加工頻電壓,沖擊發(fā)生器使用相位跟蹤裝置來(lái)控制沖擊電壓的施加時(shí)間,可以在工頻的零值、正峰值、負(fù)峰值等不同的相角時(shí)刻施加沖擊。

試驗(yàn)方法為：首先固定工頻電壓的幅值,試驗(yàn)采用單片絕緣子工頻電壓有效值調(diào)整為20 kV,然后再調(diào)整沖擊電壓的觸發(fā)相位,分別在工頻的0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°觸發(fā)。標(biāo)準(zhǔn)雷電波的電壓波形為1.2/50 μs,其幅值為200 kV,如圖2所示：

圖1 試驗(yàn)原理圖

圖2 標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波形

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

分壓器采用沖擊電壓分壓器,此分壓器可同時(shí)測(cè)量工頻和沖擊電壓,工頻疊加沖擊的試驗(yàn)波形如圖3所示：波形1為工頻疊加的沖擊波形圖,波形2是相位跟蹤裝置的內(nèi)部電源參考電壓,在本文試驗(yàn)分析中不予考慮。

圖3 工頻疊加沖擊導(dǎo)致閃絡(luò)的波形圖 (負(fù)峰值)

調(diào)整沖擊電壓的峰值,在不施加工頻時(shí),加壓端對(duì)地的電壓Up-0的幅值為200 kV,在疊加了20 kV的工頻電壓時(shí),在工頻90°(正峰值)和270°(負(fù)峰值)施加,其Up-0的幅值仍然為200 kV,由此可以推斷：在雷電沖擊峰值高于工頻電壓的峰值時(shí),絕緣子單端對(duì)地 (工頻疊加沖擊)的電壓值為沖擊電壓峰值。試驗(yàn)結(jié)果如下表所示：

表1 不同相位觸發(fā)時(shí)加壓端對(duì)地電壓

沖擊電壓對(duì)工頻電壓的影響：在沖擊電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工頻電壓的情況下,如果絕緣子沿面不閃絡(luò),其工頻電壓的波形會(huì)出現(xiàn)疊加的脈沖,而沒(méi)有跌落為0,當(dāng)沖擊電壓導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)時(shí),工頻電壓持續(xù)一定時(shí)間的跌落見(jiàn)圖3。

圖4 270°時(shí)觸發(fā)的電壓波形 (工頻、沖擊)

圖5 315°時(shí)觸發(fā)的電壓波形 (工頻、沖擊)

工頻電壓對(duì)沖擊電壓的影響：以20 kV工頻疊加200 kV的沖擊為例：以0°、90°(正峰值觸發(fā))、270°(負(fù)峰值觸發(fā))比較有代表性的工況為例：在0度時(shí)施加沖擊,工頻電壓為0,沖擊電壓的波形不受工頻電壓的影響,其上升從零值基線開(kāi)始,峰值為200 kV；當(dāng)在90°觸發(fā)時(shí),沖擊電壓的對(duì)零基線峰值仍然不變 (200 kV),但是電壓開(kāi)始上升的基線為28 kV(工頻峰值)；當(dāng)在270°觸發(fā)時(shí),沖擊電壓的對(duì)零基線峰值仍然不變 (200 kV),但電壓開(kāi)始上升的基線為-28 kV (工頻負(fù)峰值),如圖6～圖8所示。

圖6 0°時(shí)觸發(fā)的沖擊電壓波形

圖7 90°時(shí)觸發(fā)的沖擊電壓波形

圖8 270°時(shí)觸發(fā)的沖擊電壓波形

從試驗(yàn)中得出結(jié)論：絕緣子在承受工頻疊加沖擊電壓時(shí),其加壓端對(duì)地的電壓值由沖擊和工頻值電壓較大的決定。由此也可以將此概念推廣到線路絕緣子,當(dāng)線路絕緣子遭受雷擊時(shí),其雷擊跳閘的概率跟雷擊的時(shí)間無(wú)關(guān),也就是說(shuō)在正峰值或負(fù)峰值發(fā)生雷擊無(wú)關(guān),其主要還是取決于雷電沖擊的幅值及極性。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了線路中帶電運(yùn)行的絕緣子在遭受雷擊時(shí)所承受的電壓幅值跟雷電沖擊電壓值的關(guān)系,當(dāng)雷電沖擊電壓低于工頻電壓峰值時(shí),兩中電壓的疊加值不會(huì)高于工頻電壓的峰值,此種雷擊對(duì)線路絕緣不會(huì)有威脅；當(dāng)雷擊電壓高于工頻電壓時(shí),線路絕緣子承受的最高電壓為雷電電壓,雷電壓的峰值和極性決定了外絕緣的耐受特性,跟雷擊瞬態(tài)時(shí)工頻電壓的相位 (正負(fù)值)無(wú)關(guān)。

對(duì)超高壓、特高壓的電壓等級(jí),由于電暈特性比較明顯,不可忽略的是工頻預(yù)電壓對(duì)外絕緣閃絡(luò)的影響,因此,在超高壓、特高壓的電壓等級(jí)下,工頻疊加雷電沖擊的外絕緣閃絡(luò)特性不僅由沖擊幅值決定,同時(shí)也會(huì)受到工頻相位的影響,工頻預(yù)電壓的作用會(huì)降低外絕緣閃絡(luò)的沖擊幅值。

[1]GB/T16927.1-2011.高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第一部分：一般試驗(yàn)要求 [S].

[2]GB/T16927.2-2011.高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第二部分：測(cè)量系統(tǒng)[S].

[3]李小建.不同500 kV線路懸式絕緣子電氣特性對(duì)比試驗(yàn)[J].高電壓技術(shù),2004,12.

[4]王黎明,劉虹,關(guān)志成,等.直流預(yù)電壓作用下絕緣子沖擊擊穿特性 [J].高電壓技術(shù),2000,10.

[5]黃文武,文習(xí)山,胡廣生,等.人工污穢絕緣子工頻下疊加雷電沖擊的閃絡(luò)特性研究 [J].高壓電器,2005,1.

[6]彭波,周衛(wèi)華,湯美云.污穢絕緣子閃絡(luò)特性試驗(yàn)研究 [J] .湖南電力,2012,5.

Research on Discharge Characteristic of Insulator with AC Power Superposed Impulse Voltage

XU Xiaowei,LI Xiaojian,SUN Weizhong,SHEN Yuan

(Yunnan Electric Power Research Institute,Kunming 650217)

This paper proposed insulator’s test method of AC power superposed impulse voltage,applied the impulse voltage at different phase of AC power.Under the condition of above,when the amplitude of impulse voltage greater than AC amplitude,voltage amplitude that insulator afford is relevant with impulse voltage amplitude,and nothing to do with AC power amplitude.

Insulator；AC power；impulse voltage；superposed

TM85

B

1006-7345(2014)02-0022-03

2013-12-15

徐肖偉 (1983),男,碩士,云南電網(wǎng)公司電力研究院,主要從事高電壓試驗(yàn)技術(shù)研究工作 (e-mail)40858480@qq.com。