淋雨對棒-板長空氣間隙正極性直流和工頻放電影響

張新，高超，陳楓林，孫瑞杰，王黎明

(1.云南電網有限責任公司電力科學研究院，昆明 650217；2.南方電網科學研究院，廣州 510080；3.清華大學深圳研究生院，深圳 518055)

淋雨對棒-板長空氣間隙正極性直流和工頻放電影響

張新1，高超2，陳楓林3，孫瑞杰2，王黎明3

(1.云南電網有限責任公司電力科學研究院，昆明 650217；2.南方電網科學研究院，廣州 510080；3.清華大學深圳研究生院，深圳 518055)

對典型棒-板間隙在不同間距、不同淋雨工況下，開展了正極性直流和工頻電壓下的放電試驗研究。結果表明，與標準氣象條件相比，淋雨條件將降低棒-板空氣間隙的正極性直流擊穿電壓值和工頻擊穿電壓值。可為超高壓、特高壓輸電線路塔窗空氣間隙的工程選擇提供試驗依據。

棒-板間隙；淋雨；直流和工頻；放電

0 前言

目前，國內外對輸電線路的放電特性及規律的研究工作均未涉及極端氣候條件，在發生極端氣候時，超特高壓輸電線路的外絕緣水平尚不可知。由于我國資源能源分布的特殊性，超特高壓輸電線路部分處于高海拔地區，因此有必要在實際高海拔條件下，對諸如：大霧、酸雨、大風、暴雨、山火等極端氣象條件下，空氣間隙在直流、工頻、操作過電壓以及雷擊過電壓下的擊穿特性和絕緣水平進行研究，以便為輸電線路尤其是緊湊型線路塔窗空氣間隙的選擇提供理論與試驗依據。

淋雨對空氣間隙絕緣性能的影響雖已得到國內外一些研究者的關注，但主要集中在小尺寸、球-球間隙以及放電電壓的變化上。

現有研究表明：絕對濕度隨淋雨雨量的增加而增加，其可顯著影響空氣間隙的放電電壓值和預放電的類型，與負極性流注相比，正極性流注的預放電類型受濕度影響更為明顯。流注的發展同樣會受到絕對濕度的影響，隨著絕對濕度增加，起始電暈和二次電暈的場強明顯增大，起始電暈和二次電暈的間隔時間明顯增加，由此流注發展速度加快，導致間隙的擊穿電壓出現更大變化。

然而由于試驗條件的限制，典型電極形式長間隙淋雨放電特性在國內外開展研究較少，尚未形成完整的淋雨條件下空氣間隙的放電理論。本文著重開展淋雨條件下棒-板長空氣間隙正極性直流和工頻放電試驗，為研究淋雨對棒-板長空氣間隙正極性直流和工頻放電的影響奠定基礎。

1 棒-板間隙正極性直流放電試驗

在高海拔不同淋雨量的情況下，對不同間隙距離的棒-板間隙進行了正極性直流電壓放電特性試驗，對棒電極施加正極性直流完成了1～3 m間隙距離范圍內的放電試驗。間隙距離表示為d，擊穿電壓為U，雨量表示為I。試驗結果見圖1和圖2。

圖1 不同雨量下正極性直流擊穿電壓隨間隙距離變化圖

圖2 不同間隙下雨量變化正極性擊穿擊穿電壓比較圖

圖3 棒-板間隙直流放電曲線

圖3給出了已有研究的棒-板間隙直流放電試驗曲線。正極性直流平均放電電壓在試驗間隙范圍內呈線性關系；負極性直流平均放電電壓在試驗間隙范圍內呈乘冪關系。

根據試驗數據可得高海拔條件下兩者擬合公式。

干燥條件：

UDC+—放電電壓，kV；范圍0～1 200 kV；

d—空氣間隙距離，m；范圍0.2～3 m。

淋雨痛啊間：

UDC+—放電電壓，kV；范圍0～1 200 kV；

d—空氣間隙距離，m；范圍0.2～3 m。

高海拔地區，干燥條件與淋雨條件下棒-板間隙正極性直流放電電壓的結果比較如表1所示：

表1 高海拔地區，干燥條件與淋雨條件下棒-板間隙直流放電電壓比較

從試驗結果可以看出淋雨條件將降低正極性直流擊穿電壓，電壓下降范圍在8%～14%，并且隨著雨量的增大，電壓降低幅度增加。但由于本試驗中雨量可調節范圍較小，所以雨量變化對于電壓的影響不明顯。

2 棒-板間隙工頻放電試驗

在高海拔地區不同淋雨量的情況下，對不同間隙距離的棒-板間隙進行了工頻電壓放電特性試驗，完成了1～3 m間隙距離范圍內的工頻放電試驗。間隙距離表示為d，擊穿電壓峰值為U，雨量表示為I。試驗結果見圖4和5。

圖4 不同雨量工頻擊穿電壓隨間隙距離變化圖

圖5 不同間隙下雨量變化正極性擊穿擊穿電壓比較圖

根據圖4、圖5試驗數據可得高海拔條件下兩者擬合公式。

干燥條件：

淋雨條件：

U—放電電壓，kV；范圍0～700 kV；

d—空氣間隙距離，m；范圍0.2～3 m。

高海拔地區，干燥條件與淋雨條件下棒-板間隙工頻放電電壓的結果比較如表2所示：

表2 高海拔地區，干燥條件與淋雨條件下棒-板間隙工頻放電電壓比較

從試驗結果可以看出，高海拔地區，淋雨條件對棒-板間隙下工頻電壓和正極性直流電壓的影響一致，降雨會降低擊穿電壓，對于工頻電壓下降范圍在7%～10%左右，并且隨著雨量的增大，電壓降低幅度小幅增加。

3 結束語

1)與標準氣象下的干燥條件相比，淋雨條件將降低棒-板空氣間隙的正極性直流擊穿電壓值，電壓下降范圍在8%～12%之間，并且隨著雨量的增大，電壓降低幅度增加。

2)與標準氣象下的干燥條件相比，淋雨條件將降低棒-板空氣間隙的工頻擊穿電壓值，電壓下降范圍在10%左右，并且隨著雨量的增大，電壓降低幅度增加。

[1] High-voltage Test Techniques，Part 1：General Definitions and Requirements，IEC Publ.60060-1，1989.

[2] 中華人民共和國電力行業標準.DL/T 620—1997，交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合 [S].

[3] X.L.Jiang，J.L.Hu，Z.J.Zhang，“Switching Impulse Flashover Performance of Different Types of Insulators at High Altitude Sites of above 2800m”，IEEE Trans.Dielectr.Electr. Insul，Vol.15，pp.1340-1345，2008.

[4] M.A.Salam，“Positive wire to plane coronas as influenced by humidity”，IEEE Trans.Ind.Appl.，Vol.21pp.35-40，1985.

[5] L.Fouad and S.Elhazek，“Effect of humidity on positive corona discharge in a three electrode system”，J.Electrostatics，Vol.35，pp.21-30，1995.

[6] C.N.Richard and G.A.Dawson，“The hydrodynamic instability of water drops falling at terminal velocity in vertical electric fields”，J.Geophysical Research，Vol.76，pp.3445 -3455，1971.

Analysis of Positive DC and AC Discharge on Long Air Gap under Rain Conditions

ZHANG Xin1，GAO Chao2，CHEN Fenglin3，SUN Ruijie2，WANG Liming3
(1.Yunnan Electric Power Research Institute，Yunnan Power Grid Co.，Ltd.，Kunming 650217，China；2.Electric Power Research Institute，CSG，Guangzhou 510080，China；3.Graduate School at Shenzhen，Tsinghua University，Shenzhen 518055，China)

To study the discharge performance of typical rod-plate gap under different gap and rain conditions，several experiments of standard operation wave and lightning wave were carried out.Different with standard meteorological conditions，the DC and AC positive will breakdown voltage of rod-plane air gap decreases under rain conditions.In the construction of EHV or UHV transmission line tower，this paper can provide test basis for the select of tower window air gap.

Rod-plane Gap；Rain Conductivity；DC and AC；Discharge.

TM81

B

1006-7345(2015)04-0059-03

2015-06-16

張新 (1981)，男，碩士，工程師，云南電網有限責任公司電力科學研究院，從事高電壓技術方面研究工作 (e-mail)siyanguilai＠sina.com。

高超 (1983)，男，碩士，高級工程師，南方電網科學研究院，從事高電壓試驗技術方面研究工作 (e-mail)gaochao＠csg.com。

陳楓林 (1989)，男，博士研究生，清華大學深圳研究生院，從事高電壓技術方面研究工作。