高海拔地區鹽霧環境對棒-板間隙工頻放電特性影響研究

王生富 包正紅 丁玉劍 耿江海 馬旭東

摘 要

近年來我國超高壓輸電線路途經高海拔鹽湖地區的部分段曾發生大規模線路跳閘故障，亟須開展高海拔鹽湖對輸電線路外絕緣影響的試驗研究工作。本文在海拔2500m左右的西寧地區自然低氣壓環境下分別模擬了無霧，電導率為500μS/cm、3000μS/cm和6000μS/cm的大霧高濕環境，開展了1m、1.5m、2m棒-板長間隙的工頻放電特性試驗。結果表明，在相同電導率大霧環境下，放電電壓隨間隙距離的增大而增大，放電電壓與間隙距離呈線性關系;在相同間隙距離下，霧水電導率對放電電壓的影響不明顯。同時，在相同工況下，隨著海拔升高間隙放電電壓降低。本文的結論為高海拔鹽湖地區輸電線路外絕緣參數的選取提供了重要依據。

關鍵詞

高海拔;鹽湖;電導率;棒-板間隙;放電電壓

中圖分類號： TM216 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 08 . 03

我國地理格局特殊，輸變電線路在高、低海拔地區均有大量分布，其中部分線路段經過高海拔鹽湖地帶[1-2]。由于鹽湖地區空氣及揚塵中含鹽量高，在大霧條件下極易形成鹽霧，影響輸電線路的安全穩定[3-4]。如2014年在高原鹽湖地區的某750線路由于連續跳閘，進而導致整條線路停運。因此亟須開展高海拔鹽湖環境對輸電線路外絕緣影響的試驗研究工作，為今后輸電線路在高原鹽湖地區的建設及運維提供依據。

國內中國電科院、華北電力大學、重慶大學等高校和研究機構對間隙污閃特性進行了相關研究[5-8]，但針對高海拔鹽霧環境的棒-板長空氣間隙工頻放電特性的研究還較少。文獻[9]研究了高海拔棒-板長空氣間隙操作沖擊放電特性，但未涉及鹽霧對放電特性的影響。文獻[10]對輸電線路實際運行中發生的霧霾閃絡現象進行了相關分析，并提出相應的防污閃措施，但研究未涉及高海拔的情況。

以往的研究大部分在海拔50m處的低海拔地區進行，針對高海拔地區鹽霧環境間隙放電的研究較少。鑒于此本文通過在海拔2500m左右的自然低氣壓環境下模擬大霧高濕環境，開展棒-板長間隙的工頻放電特性試驗。試驗數據及結果分析為今后輸電線路在高原鹽湖地區的建設及運維提供依據。

1 試驗布置、空氣間隙模型及方法

1.1 試驗布置

試驗在海拔2500m左右的自然低氣壓環境下模擬鹽霧環境，因此本文在模擬起霧室中開展棒-板長間隙的工頻放電特性試驗研究，YDTCW型1800kV工頻無局部放電試驗變壓器，其額定輸出電流2A，額定容量3600kVA，調壓器輸入電壓波形畸變率<3%時，成套設備輸出電壓波形畸變率≤5%。為了保證試驗中高壓引線的安全距離，高壓試驗引線在起霧室中應用高壓絕緣管進行連接。

1.2 放電模型介紹及試驗方法

1.2.1 放電模型介紹

本次試驗在模擬起霧室中開展間隙試驗研究，試驗布局圖分別如圖1所示。棒-板間隙采用6m長，直徑為20cm的圓形鋼柱（鋼柱一端焊接直徑20cm的鋼球、另一端焊接起吊裝置）做上電極，用15m×15m鍍鋅鐵板鋪在其地面。

1.2.2 試驗方法

（1）配置起霧室的霧水，添加Nacl調整其電導率，配置不同電導率的霧水樣本，霧水電導率500μS/cm、3000μS/cm、6000μS/cm。

（2）開啟起霧發生裝置，調節起霧裝置的霧含量，開啟設備三分鐘以后開始逐漸加壓。

（3）待霧室內霧水達到飽和，開始進行工頻下的棒-板間隙放電試驗，間隙距離分別選1m、1.5m、2m。每次試驗完成后關閉起霧裝置。其中，高壓試驗引線在起霧室中應用高壓絕緣管進行連接。每次試驗完成后關閉起霧裝置。

2 實驗結果及分析

本文分別在無霧、500uS/cm、3000uS/cm和6000uS/cm鹽霧條件下，選取1m、1.5m和2m棒-板長空氣間隙進行工頻放電試驗。每組試驗記錄5次放電電壓值并取平均，試驗結果如表1所示，表2為相同工況下低海拔地區試驗數據。

由圖2、圖3看出，在霧水電導率不變的情況下，間隙距離越大，間隙放電電壓越大，呈正線性相關;保持間隙距離不變的情況下，霧水電導率對間隙放電電壓的影響不大;相同間隙距離和電導率下，高海拔地區的間隙放電電壓更低，即高海拔地區對外絕緣的要求更嚴格。

3 結論

（1）在霧水電導率不變的情況下，間隙距離越大，間隙放電電壓越大，呈正線性相關。

（2）保持間隙距離一定的情況下，間隙工頻放電電壓受霧水電導率的影響不大。

（3）相同工況條件下，高海拔棒-板間隙工頻放電電壓較低海拔地區更低，即在高海拔地區，氣體密度低導致空氣中電子的自由行程較長，因此對絕緣裕度要求更高。

參考文獻

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