高壓直流輸電線路電暈起始電壓及起始場(chǎng)強(qiáng)研究

“:///bbs/thread-19261-1-1.html“:///bbs/thread-19261-1-1.html高壓直流輸電線路電暈起始電壓及起始場(chǎng)強(qiáng)爭(zhēng)論碩士畢業(yè)論文本論文轉(zhuǎn)載于論文天下：“://lunwentianxia/product.sf.3947621.1/“://lunwentianxia/product.sf.3947621.1/35kV 〔〕“://smr-cn/news_show.asp?id=248“://smr-cn/news_show.asp?id=248上面兩組數(shù)據(jù)說(shuō)明高壓母線與絕緣套管內(nèi)壁的電壓降為6.24kV5mm的6.24kV。強(qiáng)在套管的內(nèi)壁處。由于在擊穿前首先消滅了電暈放電，因此可視作為極不均勻電場(chǎng)狀況。其內(nèi)壁的擊穿電壓可結(jié)算為公式5〔5〕由于加載在空氣間隙之間的電壓為6.24kV，而擊穿電壓為U=59.2kV，因此，在額定電壓下此間隙是不能被擊穿的，而且有較大裕度。下面可估算一下套管內(nèi)外壁電暈起始場(chǎng)強(qiáng)。由于在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下圓柱導(dǎo)體的電暈起始場(chǎng)強(qiáng)可用以下皮克公式表示：〔公式略〕代入數(shù)值可得：內(nèi)壁的電暈起始場(chǎng)強(qiáng)為34.5Kv/cm31.2Kv/cm即說(shuō)明套管的內(nèi)外壁都具備電暈起輝的條件?！?//wenku.baidu/view/0467cac24028915f804dc25b.html“://wenku.baidu/view/0467cac24028915f804dc25b.html響，而且覆冰、低氣壓(高海拔)和污穢等多因素共存時(shí)也將對(duì)電力系統(tǒng)構(gòu)成極大的威逼。因此，對(duì)上述環(huán)境中絕緣子閃絡(luò)特性的爭(zhēng)論，具有格外重要的現(xiàn)實(shí)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值的溝通閃絡(luò)特性和閃絡(luò)電壓的校正方法電壓作用下的沿面電場(chǎng)分布特性進(jìn)展了仿真計(jì)算爭(zhēng)論。本文的主要工作和結(jié)論如下：⒈依據(jù)酸性沉降水pH電站在酸性降水時(shí)可能發(fā)生污閃的緣由。覺察絕緣子的溝通閃絡(luò)電壓隨酸雨或酸霧pH值的減小而降低：在3.0＜pH＜4.0霧pH=3.0時(shí)絕緣子的污閃電壓與高一級(jí)鹽密pH=7.0(即清潔霧)時(shí)的閃絡(luò)電壓相當(dāng)；增大爬距或使用玻璃絕緣子可以提高酸霧環(huán)境中絕緣子的溝通閃絡(luò)電壓。⒉對(duì)幾種典型構(gòu)造懸式絕緣使得電弧弧徑增大、燃燒更加穩(wěn)定、難以熄滅，更易于進(jìn)展且消滅飄弧，從而導(dǎo)致覆冰絕緣子傘間短路和閃絡(luò)電壓下降。⒊通過(guò)對(duì)覆冰、低氣壓和污穢綜合作用下絕緣子放電物理過(guò)程的爭(zhēng)論認(rèn)為，放電過(guò)程可絕緣子溝通閃絡(luò)電壓下降的主要緣由是覆冰使絕緣子串的兩端端絕緣子擔(dān)當(dāng)?shù)碾妷涸龈叨鴮?duì)沿串電壓分布的畸變作用，導(dǎo)致局部電弧總是從高壓端起始，閃絡(luò)發(fā)生的主要條件。⒋在對(duì)簡(jiǎn)單環(huán)境中絕緣子閃絡(luò)電壓進(jìn)展大量試驗(yàn)爭(zhēng)論的根底上，提出了絕緣子閃絡(luò)電壓校正的計(jì)算公式和絕緣子串片數(shù)選擇的方法。⒌通過(guò)自然污穢絕緣子在覆裕度留給運(yùn)行部門。同時(shí)，在對(duì)簡(jiǎn)單環(huán)境中的外絕緣進(jìn)展選擇時(shí)酸霧對(duì)閃絡(luò)電壓的降低作用。⒍本文對(duì)制造廠針對(duì)簡(jiǎn)單環(huán)境中使用而研制的單傘大爬距柱頭懸式作用下沿面電場(chǎng)分布進(jìn)展了數(shù)值仿真爭(zhēng)論，提出了一些造型改進(jìn)設(shè)計(jì)的初步意見。本論文轉(zhuǎn)載于論文天下：“://lunwentianxia/product.sf.2185338.1/“://lunwentianxia/product.sf.2185338.1/氣體介質(zhì)在電場(chǎng)作用下發(fā)生碰撞電離而導(dǎo)致電極間貫穿性放電電壓擊穿、工頻電壓擊穿、沖擊電壓擊穿、高氣壓電擊穿、高真空電擊穿、負(fù)電性氣體擊穿。直流電壓擊穿 直流電壓作用下的氣體介質(zhì)擊穿。可分為以下兩種。①在電極間電場(chǎng)是均勻的狀況下,1大氣壓〔0.1兆帕〕時(shí),U可按經(jīng)b驗(yàn)公式d為電極間距離(cm)，δ,空氣介質(zhì)擊穿電壓也可近似地用30kv/cm的擊穿場(chǎng)強(qiáng)來(lái)估量。對(duì)于稍不均勻電場(chǎng)，如兩球電極的間dD之比d/D＜1/4時(shí)，可看作均勻電場(chǎng)，超過(guò)此限度時(shí)就不能這樣考慮了。②在極不均勻電場(chǎng)的狀況下，如棒－板電極的間隙，擊穿場(chǎng)強(qiáng)E大為降低,并且還會(huì)消滅極性效b應(yīng),即正極性棒對(duì)負(fù)極性板的間隙擊穿電壓小于相反極性的情形，如圖1于正離子比電子運(yùn)動(dòng)慢很多,在間隙中形成正極性空間電荷,轉(zhuǎn)變了電場(chǎng)分布而引起不同的放電進(jìn)展過(guò)程。在0.3～3m電極間距離范圍內(nèi)，棒對(duì)板間隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)EE4.5kV/c；b +負(fù)極性棒電極時(shí)，E≈10kV/cm。-工頻電壓擊穿工頻溝通電壓作用下的氣體介質(zhì)擊穿(見不均勻電場(chǎng))的間隙中，工頻擊穿電壓和直流擊穿電壓相等。在極不均勻電場(chǎng)的間隙中〔如棒－板間隙，擊穿總是發(fā)生在棒電極處于正極穿電壓相近。棒－板空氣間隙的溝通平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)為Eа≈4.8kV/cm，與上述E變電所空氣間隙距離的設(shè)計(jì)依+據(jù)，近年來(lái)很多人爭(zhēng)論長(zhǎng)空氣間隙的工頻擊穿電壓(見長(zhǎng)間隙擊穿)。圖21～10m,12是棒-棒電極間5m6m3m，兩者的擊穿電壓稍23是棒地間隙的擊穿電壓,它比棒-棒間隙的數(shù)值低很多,來(lái)由戶外試驗(yàn)說(shuō)明，并未消滅“飽和”現(xiàn)象室墻的影響引起的。進(jìn)展長(zhǎng)間隙的試驗(yàn)需要很大的試驗(yàn)室，投資很多。因此很多人在爭(zhēng)論用理論模型計(jì)算或試驗(yàn)?zāi)M來(lái)代替實(shí)際尺寸的試驗(yàn)。沖擊電壓擊穿沖擊電壓作用下的氣體介質(zhì)擊穿現(xiàn)象分兩類：一類是雷電沖擊電壓，其標(biāo)準(zhǔn)波形為1.2/50 ，是模擬雷閃放電時(shí)造成的雷電過(guò)電壓；一類是操作沖擊電壓，標(biāo)準(zhǔn)波形為250/2500或波前時(shí)間為2023～3000 的衰減振蕩波為模擬開關(guān)操作或系統(tǒng)故障時(shí)產(chǎn)生的操作過(guò)電壓(見過(guò)電壓)。不同電極外形空氣間隙的雷電沖擊擊穿電壓如圖3所示。由于沖擊擊穿電壓有隨機(jī)分散性，一般取50％概率的數(shù)值。沖擊擊穿電壓與試驗(yàn)電壓極性和電極外形有關(guān)。沖擊電壓擊穿可以發(fā)生在波前或波尾局部，視電壓凹凸而定。電壓越高，擊穿時(shí)延越短。擊穿電壓與時(shí)延的關(guān)系曲線常稱伏秒特性〔見絕緣強(qiáng)度。它對(duì)電力系統(tǒng)的絕緣協(xié)作有重要意義。同樣，由于作用時(shí)間的影響，操作沖擊電壓下間隙擊穿電壓比雷電沖擊電壓下的低而在一些高功率脈沖裝置產(chǎn)生的幾十納秒脈沖電壓下，間隙擊穿電壓則高得多。高氣壓電擊穿由于氣體壓力與氣體密度成正比c c 6 ,在一樣的間隙距離下,提高氣體壓力可提高其擊穿電壓機(jī)理與湯森理論壓P之后〔各種氣體的P例如SF的P約在6kg/c2以上，擊穿電壓有較大的分散性。經(jīng)過(guò)屢次放電之后(一般稱“熬煉”)，擊穿電壓值漸趨穩(wěn)定。但即使在熬煉之后，偶而也會(huì)消滅很低的擊穿電壓。c c 6 ②陰極材料對(duì)擊穿電壓有影響。陰極材料的構(gòu)造，例如有無(wú)雜質(zhì)，單晶或多晶，是否有位錯(cuò)等，也會(huì)影響擊穿電壓的大小。③電極外表狀態(tài)的影響。電極外表加工及清潔程度對(duì)擊穿電壓有作用。如電極經(jīng)拋光、除油等處理后，擊穿電壓比處理前高。④電極面積增大，擊穿電壓將有所降低。⑤氣體中假設(shè)含有水氣及懸浮尖埃等雜質(zhì)，則會(huì)降低擊穿電壓。因此所充氣體應(yīng)經(jīng)過(guò)凈化處理。高真空電擊穿由于高真空狀態(tài)下氣體密度削減到很小的程度,電子或離子的自由程將很長(zhǎng),以致在間隙中不易發(fā)生碰撞電離擊穿電壓將會(huì)很高〔帕邢定律的左半支曲線。某些設(shè)備高真空間隙的1.3MV/cm。影響真空間隙擊穿過(guò)程有很多因素，如真空度、間隙距離、電極材料、電極狀態(tài)、電壓作用時(shí)間等。在真空放電中,電極外表過(guò)程,特別是陰極外表過(guò)程是格外重要的，很多爭(zhēng)論工作圍圍著這個(gè)問題進(jìn)展，提出了各種真空擊穿放電模型，如場(chǎng)致放射模型、微粒模型、微放電模型等。對(duì)于脈沖電壓擊穿的機(jī)制，看法比較全都。P.A在間隙距離≈10-～10-1cmd≈10-1～1cm的區(qū)域,可素具有很強(qiáng)的負(fù)電性,小于電子，很簡(jiǎn)潔和正離子發(fā)生復(fù)合，使氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)削減，因而放,使電子在其中的自由程縮短,力量。這些氣體相對(duì)于空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，或稱相對(duì)介電強(qiáng)度列于表中。氣體介質(zhì)擊穿表中還列出了上述材料在98千帕下的液化溫度。電力設(shè)備中選用溫度低而化學(xué)性能穩(wěn)定，它的相對(duì)介電強(qiáng)度為2.5～3.0，在工程中應(yīng)用最為廣泛。四、關(guān)于復(fù)合絕緣子100乏的，有些廠是沒有技術(shù)人員的，對(duì)復(fù)合絕緣子的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，硅橡膠的配方了解得很少，產(chǎn)生產(chǎn)的，模具是誰(shuí)開的，芯棒、硅橡膠和金屬附件就更簡(jiǎn)潔了，生產(chǎn)廠家多得很，誰(shuí)家廉價(jià)就用誰(shuí)的，只要有錢，100萬(wàn)元就可以起家，1000萬(wàn)元就可以建一個(gè)像樣的廠，到已經(jīng)具有肯定水平的復(fù)合絕緣子廠挖一個(gè)或幾個(gè)二三流水平的工人，就可以生產(chǎn)銷售復(fù)合絕緣子了。不信？你可以去考察。所以，我對(duì)局部復(fù)合絕緣子廠生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量擔(dān)憂。“不明緣由”閃絡(luò)、芯棒脆斷和絕緣子的老化。首先這三個(gè)質(zhì)量問題都與產(chǎn)品設(shè)計(jì)有關(guān)。相當(dāng)多的廠是不清楚什么叫“鳥糞閃絡(luò)”和“不明緣由閃絡(luò)”，什么緣由產(chǎn)生的，有什么危害，誰(shuí)的責(zé)任，如何防止。甚至于把責(zé)任推給用戶，要用戶實(shí)行防鳥措施。芯棒脆斷是玻璃鋼芯棒耐酸性能不好所致。棒形懸式復(fù)合絕緣子是替代瓷和玻璃懸式絕緣子串的50-60微微法，幾個(gè)或者幾十個(gè)瓷和玻璃懸式絕緣子組成絕緣子串時(shí)，就相當(dāng)于一個(gè)電容器串，電容有肯定的均壓作用，盡管絕緣子串對(duì)地、對(duì)“不明緣由”閃絡(luò)事故增加，在高壓側(cè)擾，增加輸電線路的電損，電暈還會(huì)產(chǎn)生硝酸，腐蝕硅橡膠護(hù)套、密封層和玻璃鋼芯棒，導(dǎo)致芯棒脆斷，導(dǎo)線落地的惡性事故。因此，66kV以上棒形懸式復(fù)合絕緣子要用上下均壓環(huán)來(lái)改善絕緣子的電壓分布。最早的設(shè)計(jì)，上下均壓環(huán)都用鐵棍或鐵管彎成園環(huán)焊接支架，夾持護(hù)時(shí)，工人去踩踏時(shí)〔不允許的〕就變形了。安裝也不是唯一性的，所以相當(dāng)多的均壓環(huán)未“不明緣由”閃絡(luò)的復(fù)合絕緣子的均壓環(huán)安裝不正確的狀況〔安反了，踩壞了。我在調(diào)查事故時(shí)，還覺察整條線路。保定廠生產(chǎn)的500kV棒形懸式復(fù)合絕緣子在浙江省發(fā)生脆斷，淄博廠生產(chǎn)的220kV棒形，焊接的園管環(huán)是一個(gè)“招鳥環(huán)”它們可減輕重量，便于飛行，同時(shí)排便時(shí)又有反作用力有助推作用，尋常的鳥體形小，糞便上大型留鳥路過(guò)，或者習(xí)慣夜間捕食小動(dòng)物的鳥類〔主要為鷹類〕站立在上部均壓環(huán)或者桿塔的橫梁上休息，起飛時(shí)排糞，粘稠的，含有大量尿酸的鳥糞〔良導(dǎo)體〕滴落在靠近復(fù)合外側(cè)形成一條“鳥糞導(dǎo)線”微的燒傷，假設(shè)高壓開關(guān)性能很好，0.12秒左右就能重合閘，恢復(fù)送電。這就是“不明緣由閃絡(luò)”和“鳥糞閃絡(luò)”。對(duì)電力部門而言，這不算是大事故，緣由找到了是鳥造成的，屬于自然“不明緣由閃絡(luò)”。這種設(shè)備，瞬間停機(jī)，也不敢馬上送電，等到查清緣由，再依據(jù)程序啟動(dòng)設(shè)備，往往也要幾個(gè)小，準(zhǔn)時(shí)送電，或者說(shuō)他們馬上找緣由，找不到緣由，不敢準(zhǔn)時(shí)送電，經(jīng)爭(zhēng)論后，同意送電，延誤了時(shí)間，這樣就可能使瓦斯超標(biāo)，引起瓦斯爆炸，造成重大人身傷亡事故。可見，均產(chǎn)使用這樣的均壓環(huán)?！安幻骶売砷W絡(luò)”，〔包括泰光公司和其他廠生產(chǎn)的配套，已有幾百萬(wàn)支配備了連泰廠生產(chǎn)的均壓環(huán)的絕緣子在線運(yùn)行，沒有發(fā)生“不明緣由閃絡(luò)”、“鳥糞閃絡(luò)”和“芯棒脆斷”事故?！胺励B糞”，其實(shí)它有很多優(yōu)點(diǎn)。右圖是防鳥糞上均壓環(huán)實(shí)物圖像?！踩缦聢D〕為一個(gè)帶有圓環(huán)邊緣的近似草帽的外形。因此它具有：很好的均壓效果和保護(hù)作用能使絕緣子的電場(chǎng)沿絕緣子軸線方向進(jìn)一步均勻電電壓、在絕緣子由于雷擊等不行抗拒的外界因素引起閃絡(luò)時(shí)能保護(hù)絕緣子不被燒壞。防止鳥糞、油漆等污穢污染絕緣子能防止鳥糞或維護(hù)鐵塔時(shí)油漆直接落在絕緣子傘裙“鳥糞導(dǎo)線”。鳥糞中的尿酸幾小時(shí)后就會(huì)被氧“鳥糞導(dǎo)線”。因此，已裝有防鳥糞均壓環(huán)的合成絕緣子沒有發(fā)生過(guò)鳥害閃絡(luò)，其閃絡(luò)概率接近零防止冰凌橋接絕緣子傘裙還能局部防止鐵塔上的積雪溶化，在絕緣子上形成冰凌橋接絕緣子傘裙，可降低“冰閃”的概率。絕緣子上部傘裙被鳥啄傷的狀況?；〉幕「鄬?duì)穩(wěn)定在均壓環(huán)的接縫處，均壓環(huán)起到“犧牲電極”作用，均壓環(huán)是鋁合金制造，燒傷在所難免，從已發(fā)生過(guò)閃絡(luò)〔風(fēng)箏線短路引起閃絡(luò)的絕緣子實(shí)物看到，均壓環(huán)上已有熔洞，但保持了完整的外形，仍有很好的均壓環(huán)作用。合理的安裝位置均壓環(huán)安裝時(shí)是包圍在絕緣子金屬附件邊緣的外面環(huán)有很好的導(dǎo)電性，同時(shí)又由于電流的“集膚”現(xiàn)象，大電流不會(huì)從這局部金屬附件中通過(guò)，件的其它局部，要因發(fā)熱略微膨脹，因此，在發(fā)生事故的瞬間，在絕緣子的端部形成“倒錐形”受力構(gòu)造，故不會(huì)發(fā)生掉線事故。試驗(yàn)說(shuō)明，已發(fā)生過(guò)閃絡(luò)的合成絕緣子仍有超過(guò)額定機(jī)械負(fù)荷的強(qiáng)度，可以長(zhǎng)期運(yùn)行。唯一的安裝方式能保證均壓環(huán)的正確安裝。剛性好，機(jī)械強(qiáng)度高均壓環(huán)用優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄造，有合理的構(gòu)造和厚度，承受200kg負(fù)荷不變形。〔下深度，在靠近絕緣子芯棒處有半徑為40-50mm的平臺(tái)，更好的屏蔽了端部附件和連接螺絲〔卡〕在絕緣子端部附件的邊緣上，如右圖所示。因此具有：很高的起始電暈電壓均壓環(huán)不僅有較合理的構(gòu)造，宏觀均壓效果好，微觀屏蔽顯著，制造較精細(xì)，外表光滑無(wú)毛剌，裝有該均壓環(huán)的500kV合成絕緣子的起始電暈電壓大于380kV，220kV合成絕緣子的起始電暈電壓大于290kV，110kV合成絕緣子的起始電暈電壓170kV，遠(yuǎn)高于系統(tǒng)的最大工作電壓下，所以在運(yùn)行中，絕緣子都不會(huì)發(fā)生電暈。500kV合成絕緣子在最大工作電壓下，1000千100FXBW4-400kV/210kN合成絕緣子在荷蘭的KEMA進(jìn)展了試驗(yàn)，無(wú)線電干擾水平為39.5dB(μV)，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求的60dB(μV)。防止絕緣子芯棒脆斷均壓環(huán)在靠近絕緣子端部附件有一個(gè)小平臺(tái)以，我設(shè)計(jì)的對(duì)接式均壓環(huán)能防止發(fā)生絕緣子芯棒脆斷。承受對(duì)接式均壓環(huán)的合成絕緣子，來(lái)也不會(huì)發(fā)生。較好地保護(hù)合成絕緣子硅橡膠傘裙不被燒傷在進(jìn)展絕緣子的干閃絡(luò)試驗(yàn)中觀看到燒傷在絕緣子發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，放電直接發(fā)生在上下均壓環(huán)之間，溫度很高的大電弧的弧根相“犧牲電極”作用，均壓環(huán)是鋁合金制造，燒傷在所難受力狀態(tài)受影響很小，保持了較高強(qiáng)度，同時(shí)大電流要流過(guò)端部附件的其它局部,會(huì)因發(fā)“倒錐形”受力構(gòu)造，故不會(huì)發(fā)以長(zhǎng)期運(yùn)行。具有電弧導(dǎo)向作用在進(jìn)展絕緣子的干閃絡(luò)試驗(yàn)中觀看到放電發(fā)生在兩片合縫處，從已子萬(wàn)一發(fā)生閃絡(luò)時(shí)〔例如發(fā)生雷擊閃絡(luò)時(shí)，可保