輸電線路風(fēng)偏放電與防治

輸電線路風(fēng)偏放電與防治國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院高電壓技術(shù)研究所邵瑰瑋概述輸電線路的風(fēng)偏閃絡(luò)一直是影響線路平安運(yùn)行的因素之一，與雷擊等其他原因引起的跳閘相比，風(fēng)偏跳閘的重合成功率較低，一旦發(fā)生風(fēng)偏跳閘，造成線路停運(yùn)的幾率較大。特別是500kV及以上電壓等級(jí)線路，一旦發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)事故，將對(duì)系統(tǒng)造成很大影響，嚴(yán)重影響供電可靠性。對(duì)輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)引起的故障及事故進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，分析其原因，研究并制訂相關(guān)防治措施，對(duì)于降低輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)故障及事故率，提高輸電線路的平安運(yùn)行水平是很有意義的。第一節(jié)輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)一、1999～2003年間輸電線路的風(fēng)偏閃絡(luò)統(tǒng)計(jì)及特點(diǎn)經(jīng)統(tǒng)計(jì)，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)1999～2003年間110〔66〕kV及以上輸電線路風(fēng)偏跳閘情況如下：5年間共發(fā)生11〔66〕kV及以上輸電線路風(fēng)偏跳閘244次。其中，華北94次，占38.5%，西北66次，占27%，華東42次，占17.2%，華中25次，占10.2%，東北17次，占7%。超過10次以上的省份有新疆、陜西、青海、江蘇、2、天津、山西、山東、內(nèi)蒙9省市、自治區(qū)，以新疆為最多，到達(dá)了30次。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，5年間輸電線路風(fēng)偏跳閘多發(fā)于北方和沿海風(fēng)力大的地區(qū)。按電壓等級(jí)分類，500kV輸電線路發(fā)生33次，占13.5%；330kV輸電線路發(fā)生8次，占3.3%；220kV輸電線路發(fā)生139次，占57%；110kV輸電線路發(fā)生64次，占26.2%。說明5年間風(fēng)偏跳閘主要發(fā)生在110～220kV線路，約占全部風(fēng)偏跳閘的83.2%。

第一節(jié)輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)按放電形式分析如表1-1所示。表1-11999～2003年110〔66〕kV及以上輸電線路風(fēng)偏跳閘按放電形式統(tǒng)計(jì)表第一節(jié)輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)按照塔形分析如表1-2所示。表1-21999～2003年110〔66〕kV及以上輸電線路風(fēng)偏跳閘按塔形統(tǒng)計(jì)表第一節(jié)輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)對(duì)塔身風(fēng)偏閃絡(luò)210次，按塔形分：轉(zhuǎn)角〔耐張〕塔142次，占68.0%；直線塔68次，占32%。轉(zhuǎn)角〔耐張〕塔，在輸電線路中所占的比例是較低的，一般為1/5～1/20，而統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說明風(fēng)偏故障發(fā)生在耐張塔的比例遠(yuǎn)大于發(fā)生在直線塔的比例，因此解決耐張他風(fēng)偏問題是減少風(fēng)偏事故的關(guān)鍵。按導(dǎo)線排列方式分析：三角排列121次，占49.6%；水平排列74次，占30.3%；垂直排列49次，占20.1%。從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)看導(dǎo)線三角排列發(fā)生風(fēng)偏故障的幾率較大，這類塔形常見的有“貓頭形〞直線塔和“干字形〞耐張塔。第一節(jié)輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)二、2004年500kV輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)統(tǒng)計(jì)及特點(diǎn)2004年度全網(wǎng)220～500kV輸電線路因風(fēng)偏引起跳閘114次，位居架空送電線路跳閘的第三位，給系統(tǒng)平安穩(wěn)定運(yùn)行帶來較大影響，其中造成事故的有37次。2004年2～7月，在僅半年的時(shí)間內(nèi)，500kV交直流輸電線路發(fā)生21次風(fēng)偏跳閘，且大多重合不成功。在21次風(fēng)偏閃絡(luò)中，按發(fā)生時(shí)段劃分，分別為7月7次、6月10次、5月2次、4月1次、3月1次；按交直流線路劃分，分別為交流18次、直流3次。2004年的風(fēng)偏閃絡(luò)與往年相比，具有以下特點(diǎn)：〔1〕時(shí)段集中，主要發(fā)生在5～7月之間，而往年發(fā)生時(shí)間較為分散和隨機(jī)；第一節(jié)輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)〔2〕范圍廣泛。往年主要發(fā)生在北方地區(qū)和沿海地區(qū)，當(dāng)年內(nèi)陸地區(qū)發(fā)生較多，涉及區(qū)域有河南、江蘇、湖北、湖南、山東、山西、華北?！?〕直線塔風(fēng)偏閃絡(luò)明顯增多，在21起風(fēng)偏閃絡(luò)事故中有19起發(fā)生于直線塔，僅2起發(fā)生于耐張塔，而往年那么較多是耐張塔的跳線串對(duì)桿塔放電?！?〕500kV主干線路風(fēng)偏閃絡(luò)突出，在1999～2003年前半年時(shí)間就已發(fā)生21起。三、2005年500kV輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)統(tǒng)計(jì)2005年度，全網(wǎng)500kV輸電線路共發(fā)生風(fēng)偏跳閘7次，且全部造成線路非方案停運(yùn)，由風(fēng)偏造成的事故率100%。全國(guó)66～500kV輸電線路共發(fā)生風(fēng)偏跳閘57次，造成事故的40次，事故率70.18%。這說明，一旦發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)，造成線路停運(yùn)的幾率就很大。第二節(jié)風(fēng)偏閃絡(luò)規(guī)律及特點(diǎn)一、輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)多發(fā)生于惡劣氣候條件下通過對(duì)歷年來各地輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)故障及事故調(diào)查分析，結(jié)果說明，輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)發(fā)生區(qū)域均有強(qiáng)風(fēng)出現(xiàn)，且大多數(shù)情況下還伴隨著有大暴雨或冰雹。造成這一現(xiàn)象的原因是：在某些微地形區(qū)，高空冷空氣移動(dòng)緩慢，與低空高熱空氣在局部小范圍內(nèi)不斷交匯，易于形成中小尺度局部強(qiáng)對(duì)流，導(dǎo)致強(qiáng)風(fēng)〔颮線風(fēng)〕的形成。這種颮線風(fēng)發(fā)生區(qū)域范圍從幾平方千米至十幾平方千米，瞬時(shí)風(fēng)速可到達(dá)30m/s以上，持續(xù)時(shí)間數(shù)十分鐘以上，且常伴隨有雷雨或冰雹出現(xiàn)。這樣，一方面，在強(qiáng)風(fēng)作用下，導(dǎo)線向塔身出現(xiàn)一定的位移和偏轉(zhuǎn)，使得放電間隙減小，另一方面，降雨或冰雹降低了導(dǎo)線——桿塔間隙的工頻放電電壓，二者共同作用導(dǎo)致線路發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)。值得注意的是，在強(qiáng)風(fēng)的作用下，暴雨會(huì)沿著風(fēng)向形成定向性的間斷型水線，當(dāng)水線方向與放電路徑方向相同時(shí)，導(dǎo)線——桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓進(jìn)一步降低，增加線路風(fēng)偏閃絡(luò)概率。例如，2004年河南500kV嵩獲二回線、獲倉(cāng)線、鄭祥線以及2005年山西220kV丹玨線等風(fēng)偏閃絡(luò)故障發(fā)生時(shí)都出現(xiàn)了颮線風(fēng)、大雨和冰雹等惡劣天氣。第二節(jié)風(fēng)偏閃絡(luò)規(guī)律及特點(diǎn)二、輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)放電路徑從放電路徑來看，輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)有三種放電形式：〔1〕導(dǎo)線對(duì)桿塔構(gòu)件放電；〔2〕導(dǎo)地線線間放電；〔3〕導(dǎo)線對(duì)周邊物體放電。它們的共同特點(diǎn)是：導(dǎo)線或?qū)Ь€側(cè)金具燒傷痕跡明顯。導(dǎo)線對(duì)桿塔構(gòu)件放電又可分為直線塔導(dǎo)線對(duì)桿塔構(gòu)架放電和耐張塔跳線對(duì)桿塔構(gòu)件放電兩種。其中，前者導(dǎo)線上的放電點(diǎn)比較集中，后者導(dǎo)線上的放電點(diǎn)比較分散。分布長(zhǎng)度約有0.5～1m。不管是直線塔還是耐張塔導(dǎo)線對(duì)桿塔構(gòu)架放電，在間隙圓對(duì)應(yīng)的桿塔構(gòu)件上均有明顯放電痕跡，且主放電點(diǎn)多在腳釘、角鋼端部等突出位置。導(dǎo)地線線間放電多發(fā)生在地形特殊且檔距較大，但由于放電點(diǎn)距地面較高，所以較難發(fā)現(xiàn)。導(dǎo)線對(duì)周邊物體放電時(shí)，導(dǎo)線上放電痕跡可超過1m長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)第二節(jié)風(fēng)偏閃絡(luò)規(guī)律及特點(diǎn)的周邊物體上也會(huì)有明顯的黑色燒焦?fàn)罘烹姾圹E。1997年4月27日17時(shí)22分，山西神頭二電廠至太原侯村500kV線路兩側(cè)高頻距離保護(hù)動(dòng)作，掉A相，重合不成功，當(dāng)日18時(shí)33分試送成功。事故發(fā)生時(shí)有強(qiáng)風(fēng)和大雨，事后巡視檢查線路，查出51號(hào)塔〔ZB1—33型〕右邊導(dǎo)線〔A相〕分裂內(nèi)側(cè)下導(dǎo)線外表電弧燒傷約3m，對(duì)應(yīng)塔臂大號(hào)側(cè)外側(cè)立材電弧燒傷約有400mm。檢查中海發(fā)現(xiàn)38～68號(hào)塔地段多基鐵塔右側(cè)絕緣架空地線放電間隙棒嚴(yán)重?zé)齻?8號(hào)耐張塔燒傷4片地線絕緣子。2004年7月3日20：38，500kV侯臨線線路B相故障，兩側(cè)保護(hù)工作，開關(guān)重合不成功。臨汾側(cè)保護(hù)測(cè)距為282.4km，錄波器測(cè)距192km；侯村側(cè)保護(hù)測(cè)距分別為130.8、142.7km，錄波器測(cè)距135.7km。雷電定位系統(tǒng)顯示該線路走廊內(nèi)沒有雷電活動(dòng)。故障發(fā)生時(shí)當(dāng)?shù)貧庀笳緶y(cè)得最大風(fēng)速16.7m/s。有強(qiáng)降雨。后經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)，286號(hào)耐張塔〔4400JG2-27，右轉(zhuǎn)37.4°，距侯村站121km〕左邊線〔B相，外角〕大號(hào)側(cè)跳線對(duì)塔身放電。塔身主材加強(qiáng)板有兩點(diǎn)放電痕第二節(jié)風(fēng)偏閃絡(luò)規(guī)律及特點(diǎn)跡，上端放電點(diǎn)為主放電痕跡，有燒熔現(xiàn)象。跳線有兩點(diǎn)放電痕跡，不是很明顯。兩條絕緣架空地線絕緣子間隙有放電痕跡，接地引下線及絕緣子上未發(fā)現(xiàn)放電燒傷痕跡。三、風(fēng)偏閃絡(luò)故障發(fā)生時(shí)重合閘成功率低由于風(fēng)偏閃絡(luò)是在強(qiáng)風(fēng)天氣或微地形地區(qū)產(chǎn)生颮線風(fēng)條件下發(fā)生的，這些風(fēng)的持續(xù)時(shí)間多超出重合閘動(dòng)作時(shí)間段，使得重合閘動(dòng)作時(shí)，放電間隙仍然保持著較小的距離；同時(shí)，重合閘動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)中將出現(xiàn)一定幅值的操作過電壓，導(dǎo)致間隙再次放電，并且第二次放電在放電間隙較大時(shí)就可能發(fā)生。因此，輸電線路發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)故障時(shí)，重合閘成功率較低，嚴(yán)重影響供電可靠性。例如2005年度，全網(wǎng)500kV輸電線路發(fā)生風(fēng)偏跳閘7次，全部造成線路非方案停運(yùn)；66～500kV輸電線路共發(fā)生風(fēng)偏跳閘57次，事故率70.18%。第三節(jié)風(fēng)偏閃絡(luò)原因分析針對(duì)近年來頻繁發(fā)生的風(fēng)偏閃絡(luò)事故，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)其原因進(jìn)行了深入的研究和分析，認(rèn)為造成風(fēng)偏閃絡(luò)的額原因可以分為外因和內(nèi)因兩方面。外因——自然界發(fā)生的強(qiáng)風(fēng)和暴雨天氣。內(nèi)因——輸電線路抵御強(qiáng)風(fēng)能力缺乏。因此需要研究?jī)?nèi)外兩方面的影響因素，從設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行維護(hù)、試驗(yàn)方法等方面分析存在的問題，采取針對(duì)性的解決措施和方法，減少輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)的次數(shù)，提高線路的平安運(yùn)行水平。一、惡劣氣象條件引起輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)的本質(zhì)原因是由于在外界各種不利條件下造成輸電線路的空氣間隙距離減小，當(dāng)此間隙距離的電氣強(qiáng)度不能耐受系統(tǒng)運(yùn)行電壓時(shí)便會(huì)發(fā)生擊穿放電。當(dāng)輸電線路處于強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下，也別是在某些微地形區(qū)，易于產(chǎn)生颮線風(fēng)，此時(shí)強(qiáng)風(fēng)使得絕緣子串向桿塔方向傾斜，減小了導(dǎo)線和桿塔之間的空氣間隙距離，當(dāng)該距離不能滿足絕緣強(qiáng)度要求時(shí)便會(huì)發(fā)生放電。第三節(jié)風(fēng)偏閃絡(luò)原因分析2005年7月29日受降雨大風(fēng)等惡劣天氣的影響，500kV孝邵線19：12發(fā)生C相跳閘，重合不成功，20：00強(qiáng)送成功。經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn)在459號(hào)鐵塔C相上曲臂距橫擔(dān)3.13～3.7m區(qū)域外側(cè)角鐵及外角四分裂外下側(cè)導(dǎo)線上發(fā)生了明顯的閃絡(luò)痕跡。線路跳閘發(fā)生時(shí)，459號(hào)鐵塔所處于的汝南縣和孝鎮(zhèn)正逢強(qiáng)對(duì)流天氣，風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，狂風(fēng)大作，暴雨如注。汝南縣氣象局觀測(cè)點(diǎn)測(cè)得最大風(fēng)速為26m/s，經(jīng)分析事故發(fā)生的主要原因?yàn)閷?dǎo)線在強(qiáng)風(fēng)作用下，向塔身側(cè)風(fēng)偏過大，對(duì)塔身放電，造成線路跳閘，由于大風(fēng)的持續(xù)性，自動(dòng)重合閘不能成功。DL/T5092——1999?110kV～500kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程?中規(guī)定，對(duì)于海拔500～1000m的500kV線路，工頻電壓下的最小空氣間隙不得小于1.3m；對(duì)于海拔500m以下的線路，工頻電壓下的最小空氣間隙不得小于1.2m。2004年500kV嵩獲二回線、貨倉(cāng)線、鄭祥線風(fēng)偏跳閘事故均發(fā)生于海拔500m以下線路。通過對(duì)發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)的桿塔構(gòu)架上余留的電弧燒痕進(jìn)行分析，可以反推出發(fā)生風(fēng)偏閃絡(luò)時(shí)的間隙距離分別為0.98～1.15m，均不滿足規(guī)程要求。雖然電弧燒痕點(diǎn)在強(qiáng)風(fēng)的作用下存在一定的分散性，但仍然可以斷定：2004年第三節(jié)風(fēng)偏閃絡(luò)原因分析500kV輸電線路的屢次風(fēng)偏跳閘主要是由大風(fēng)引起導(dǎo)線——桿塔空氣間隙距離減小造成的。目前，國(guó)內(nèi)外輸電線路風(fēng)偏設(shè)計(jì)均是以純空氣間隙的電氣絕緣強(qiáng)度數(shù)據(jù)作為技術(shù)依據(jù)，而沒有考慮導(dǎo)線——桿塔空氣間隙之間存在的異物〔雨滴、冰雹、沙塵等〕對(duì)間隙電氣強(qiáng)度降低的影響。尤其值得注意的是，自然氣候條件下，多是強(qiáng)風(fēng)伴隨著大雨。當(dāng)風(fēng)向是沿著導(dǎo)線——桿塔方向時(shí)，一方面間隙距離減小了，另一方面雨水在強(qiáng)風(fēng)的作用下，可能沿著放電路徑方向成線狀分布，使得導(dǎo)線——桿塔空氣間隙的工頻耐受電壓進(jìn)一步降低，歷年來對(duì)風(fēng)偏閃絡(luò)故障和事故的統(tǒng)計(jì)分析也說明了這點(diǎn)。因此，伴隨著強(qiáng)風(fēng)而來的降雨、冰雹、揚(yáng)沙等也是造成輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)的原因之一。第三節(jié)風(fēng)偏閃絡(luò)原因分析二、設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)增加輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)概率在線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)中，如果選取的風(fēng)偏角計(jì)算參數(shù)不適宜，使得線路風(fēng)偏角平安裕度偏小，那么當(dāng)線路處于強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下，特別是在易于產(chǎn)生颮線風(fēng)的某些微地形區(qū)，線路發(fā)生風(fēng)偏跳閘的概率就會(huì)大大增加。2004年7月3號(hào)，山西省全省范圍內(nèi)出現(xiàn)了強(qiáng)降雨和大風(fēng)天氣，最大風(fēng)速到達(dá)31m/s，受氣候影響發(fā)生10kV及以上線路跳閘115條次，其中500KV線路2條次，220kV線路10條次，110kV線路1條次，35kV線路14條次，10kV線路88條次。這說明，合理選擇風(fēng)偏角設(shè)計(jì)參數(shù)是保證輸電線路最小空氣間隙滿足規(guī)程要求的前提，特別是在易于產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)的某些微地形區(qū)，需要根據(jù)實(shí)際選擇合理設(shè)計(jì)參數(shù)，提高輸電線路地域強(qiáng)風(fēng)的能力，以減少線路風(fēng)偏跳閘故障及事故的發(fā)生。第三節(jié)風(fēng)偏閃絡(luò)原因分析影響線路風(fēng)偏角大小的主要設(shè)計(jì)參數(shù)是最大設(shè)計(jì)風(fēng)速、風(fēng)壓不均勻系數(shù)、風(fēng)速高度換算系數(shù)等。通過對(duì)搜集到的國(guó)內(nèi)外輸電線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)資料匯總分析，結(jié)果說明，目前國(guó)內(nèi)外在輸電線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)模型及計(jì)算方法上時(shí)一致的，但在主要涉及參數(shù)的選取上那么存在著較大區(qū)別。因此，必須在綜合分析比較國(guó)內(nèi)外風(fēng)偏角設(shè)計(jì)模型及參數(shù)選取方法的根底上，立足于我國(guó)國(guó)情選取適宜的風(fēng)偏角設(shè)計(jì)參數(shù)，以提高輸電線路抵御強(qiáng)風(fēng)的能力，降低風(fēng)偏跳閘故障及事故率。第四節(jié)導(dǎo)線——桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度自然界強(qiáng)風(fēng)及伴隨著強(qiáng)風(fēng)的降雨、冰雹及揚(yáng)塵等是造成輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)的外因。因此，弄清楚強(qiáng)風(fēng)及強(qiáng)風(fēng)帶來的各種異物對(duì)放電間隙電氣強(qiáng)度的影響對(duì)于防治輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)故障具有直接的意義。針對(duì)輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)大多發(fā)生在強(qiáng)風(fēng)伴隨降雨天氣條件下，國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)于風(fēng)、雨水及風(fēng)雨組合對(duì)導(dǎo)線——桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度的影響進(jìn)行了初步的研究。2002年，日本在其特高壓試驗(yàn)基地試驗(yàn)研究了模擬雨后條件對(duì)真型均壓環(huán)與塔窗之間空氣間隙放電特性的影響。研究結(jié)果說明，在模擬降雨停止后，均壓環(huán)——塔窗空氣間隙的操作沖擊閃絡(luò)電壓比淋雨前低8%～15%。該結(jié)果與日本于1986年所進(jìn)行的類似實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)果相吻合。該研究主要涉及到高電位上附著的雨滴對(duì)間隙擊穿電壓的影響，沒有涉及到放電間隙中充滿雨水時(shí)擊穿電壓的變化，并且試驗(yàn)中使用的波形是標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊波。第四節(jié)導(dǎo)線——桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度美國(guó)在其特高壓試驗(yàn)基地針對(duì)有V型串的導(dǎo)線——桿塔窗口試驗(yàn)研究了其正極性干閃和自然降雨條件下的正極性濕閃電壓的不同。其結(jié)果說明，自然條件下的降雨對(duì)6.1m和11.9m空氣間隙的操作沖擊閃絡(luò)強(qiáng)度沒有影響；較大的人工模擬降雨時(shí)6.1m空氣間隙的操作沖擊閃絡(luò)強(qiáng)度降低了約8%，但對(duì)10.4m間隙的操作沖擊閃絡(luò)強(qiáng)度根本沒有影響。由于研究者沒有給出自然降雨和人工模擬降雨的降雨強(qiáng)度及雨水電阻率的區(qū)別，因此該試驗(yàn)結(jié)果只能說明降雨對(duì)導(dǎo)線——桿塔空氣間隙的操作沖擊閃絡(luò)電壓有影響，其影響程度與降雨強(qiáng)度、雨水電阻率、間隙距離等因素相關(guān)。此外，還有一些研究者在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了水底或霧滴〔直徑為幾十微米〕對(duì)尖——尖、尖——板電極結(jié)構(gòu)放電特性影響的研究。具體研究了水滴粒徑、密度、運(yùn)動(dòng)形態(tài)等對(duì)放電的影響。其結(jié)果有：①在極不均勻電場(chǎng)下，間隙中水滴的存在使起暈和擊穿電壓明顯下降，且放電的極性效應(yīng)和純空氣中放電的極性效應(yīng)一致；第四節(jié)導(dǎo)線——桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度②水滴黏附于電極/導(dǎo)線上形成水滴時(shí)，由于水滴會(huì)在電場(chǎng)作用下變形、碎裂，進(jìn)一步是電極/導(dǎo)線外表粗糙不平，從而降低起暈電壓并降低間隙的擊穿電壓；③水滴的存在使間隙擊穿電壓分散性增大；④在放電形態(tài)上，可以觀測(cè)到放電同時(shí)在電極附近和放電間隙中的水滴之間發(fā)生；⑤水霧對(duì)流注的開展方向有誘導(dǎo)作用，在一定條件下會(huì)使間隙的擊穿電壓有較大的降低；⑥當(dāng)間隙潮濕〔水滴密度較大，但水滴粒徑較小〕時(shí)，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到間隙擊穿電壓有所提高。實(shí)驗(yàn)室的這些研究工作主要是集中在探討放電間隙中存在的液體介質(zhì)顆粒對(duì)空間電場(chǎng)分布、液體介質(zhì)顆粒在電場(chǎng)中的荷電及其在電場(chǎng)中的形態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀第四節(jié)導(dǎo)線——桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度態(tài)變化等，很少涉及到此時(shí)放電間隙的電流、電壓特性。從試驗(yàn)條件看，其研究的放電間隙范圍在數(shù)毫米至十幾厘米之間，電極結(jié)構(gòu)為極不均勻電極，放電間隙中只存在假設(shè)干個(gè)水滴或者是霧滴，施加電壓多是直流電壓，這些都與真實(shí)的雨水條件下導(dǎo)線——桿塔空氣間隙工頻放電不同。綜上所述，通過國(guó)內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行的雨水、大風(fēng)條件下，導(dǎo)線——桿塔空氣間隙的閃絡(luò)特性研究說明，強(qiáng)風(fēng)及伴隨著強(qiáng)風(fēng)的降雨、冰雹及揚(yáng)塵等對(duì)導(dǎo)線——桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度有較大影響。目前世界范圍內(nèi)惡劣氣象條件下導(dǎo)線——桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較缺乏，有必要通過1：1真型塔和試驗(yàn)室小尺寸試驗(yàn)，開展雨水、大風(fēng)及風(fēng)雨組合對(duì)導(dǎo)線——桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性影響的研究。因此，為對(duì)惡劣氣象條件下輸電線路最小風(fēng)偏間隙距離的設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)，提高輸電線路平安運(yùn)行水平，就有必要通過1：1真型塔或試驗(yàn)室小尺寸試驗(yàn)，研究強(qiáng)風(fēng)、雨水、冰雹及沙塵等對(duì)輸電線路導(dǎo)線——桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度的影響，最后在試驗(yàn)研究的根底上，提出輸電線路防風(fēng)偏的對(duì)策和措施。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響一、風(fēng)偏角計(jì)算方法的探討比照中國(guó)、美國(guó)及日本相關(guān)輸電線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)資料，可以發(fā)現(xiàn)在風(fēng)偏角計(jì)算模型及方法上根本是一直的，即都是安照靜力模型來計(jì)算。該模型說明，在風(fēng)的作用下，當(dāng)垂直作用于導(dǎo)線和絕緣子串的風(fēng)壓力與導(dǎo)線及絕緣子串的重力到達(dá)靜力平衡時(shí)，此時(shí)線路具有最大風(fēng)偏角。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，該模型中將導(dǎo)線和絕緣子串假設(shè)為剛體，并且認(rèn)為其各個(gè)連接點(diǎn)均是自由絞接的，不考慮期間的任何阻尼作用。我國(guó)DL/T5092-1999?110kV～500kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程?中給出了導(dǎo)線風(fēng)載荷的計(jì)算方法，但并沒有給出線路風(fēng)偏角計(jì)算的細(xì)節(jié)。多年來，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)部門多是按照?電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)?來計(jì)算線路風(fēng)偏角。對(duì)于基準(zhǔn)風(fēng)壓〔風(fēng)載荷〕W0：?技術(shù)規(guī)程?中是取W0=v2/1600〔kN/m2〕；而?設(shè)計(jì)手冊(cè)?中是取W0=1/2ρv2〔Pa〕〔以上各式中，v為風(fēng)速，m/s；ρ為空氣密度，kg/m3〕。計(jì)算結(jié)果說明，對(duì)應(yīng)于相同的風(fēng)速v，?技術(shù)規(guī)程?和?設(shè)計(jì)第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響手冊(cè)?得到的基準(zhǔn)風(fēng)壓結(jié)果根本是一致的。實(shí)際上，在環(huán)境溫度15℃，氣壓101.325kPa，絕對(duì)濕度11g/m3時(shí)，空氣密度ρ為1.2255kg/m3，將該值代入可得由此可見，?技術(shù)規(guī)程?和?設(shè)計(jì)手冊(cè)?在基準(zhǔn)風(fēng)壓的計(jì)算上也是一致的，只不過?設(shè)計(jì)手冊(cè)?中進(jìn)一步考慮了空氣密度的修正，比照美國(guó)和日本的設(shè)計(jì)資料，其對(duì)基準(zhǔn)風(fēng)壓的計(jì)算也對(duì)空氣密度進(jìn)行了和?設(shè)計(jì)手冊(cè)?上同樣的修正。對(duì)搜集到的風(fēng)偏角設(shè)計(jì)資料作進(jìn)一步分析，結(jié)果說明：雖然在風(fēng)偏角設(shè)計(jì)模型及計(jì)算公式上是一致的，但國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)部門在輸電線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)中某些參數(shù)的選取和計(jì)算上存在著不同。國(guó)內(nèi)外線路設(shè)計(jì)者認(rèn)為，決定風(fēng)偏角設(shè)計(jì)是否合理的關(guān)鍵因素是最大設(shè)計(jì)風(fēng)速、風(fēng)壓不均勻系數(shù)、風(fēng)速高度換算系數(shù)的選取以及正確的對(duì)線路所經(jīng)地區(qū)地形、地貌等對(duì)風(fēng)速影響大小的評(píng)估。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響二、最大設(shè)計(jì)風(fēng)速選取對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響在最大設(shè)計(jì)風(fēng)速的選取上，國(guó)內(nèi)外均是根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)、站搜集到的不同蓋度、不同時(shí)距、不同觀測(cè)次數(shù)的歷年最大風(fēng)速資料統(tǒng)一換算為距地面高10m的連續(xù)自記10min平均值后，按照一定的保證率并考慮不同高度風(fēng)速換算后以某種概率分布〔Gumbell極值分布法、皮爾遜Ⅲ型曲線法、經(jīng)驗(yàn)頻率法〕計(jì)算得到的。但是，在最大設(shè)計(jì)風(fēng)速的具體選取方法上，國(guó)內(nèi)外各設(shè)計(jì)部門不盡一致，以500kV輸電線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)為例。?技術(shù)規(guī)程?是對(duì)氣象臺(tái)、站距地面10m高處的統(tǒng)計(jì)風(fēng)速進(jìn)行高度修正后，以距地面20m高處30年一遇10min平均風(fēng)速作為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速；美國(guó)那么是以距地面10m高處50年一遇1min平均風(fēng)速作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速；日本在舊標(biāo)準(zhǔn)中以距地面10m高處50年一遇10min平均風(fēng)速作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速，把瞬時(shí)風(fēng)的影響放在風(fēng)偏角設(shè)計(jì)平安裕度中來進(jìn)行考慮；日本在修訂的標(biāo)準(zhǔn)中那么以距地面10m高處50年一遇瞬間最大風(fēng)速〔3～5s平均風(fēng)速〕作為設(shè)第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速。由上可見，美國(guó)和日本在風(fēng)偏角的計(jì)算中，均是以距地面10m高處的風(fēng)速作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速，并在此根底上考慮高度修正后再根據(jù)Gumbell極值分布法或皮爾遜Ⅲ型曲線法確定最大設(shè)計(jì)風(fēng)速。而我國(guó)?技術(shù)規(guī)程?中那么是直接以氣象臺(tái)、站距地面10m高處的統(tǒng)計(jì)風(fēng)速考慮高度修正后再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)頻率法確定最大設(shè)計(jì)風(fēng)速。這兩者并無本質(zhì)上的區(qū)別，值得關(guān)注的式國(guó)內(nèi)外在決定最大設(shè)計(jì)風(fēng)速的保證頻率上的區(qū)別。在搜集到的氣象局同一組統(tǒng)計(jì)風(fēng)速資料根底上，我們用Gumbell法和經(jīng)驗(yàn)頻率法分別計(jì)算了30年一遇大風(fēng)及50年一遇大風(fēng)。結(jié)果說明，Gumbell法和經(jīng)驗(yàn)頻率法確定的最大風(fēng)速根本一致。但是無論用哪種方法，得到的50年一遇風(fēng)速均比30年一遇風(fēng)速高出13%，這相當(dāng)于如果我國(guó)在某條500kV線路設(shè)計(jì)時(shí)使用的最大設(shè)計(jì)風(fēng)速為30m/s，那么美國(guó)和日本使用的最大設(shè)計(jì)風(fēng)速為33.9m/s。由此可見，對(duì)于同樣的氣象局統(tǒng)計(jì)風(fēng)速資料，我國(guó)在線路設(shè)計(jì)時(shí)確定的最大設(shè)計(jì)第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響風(fēng)速與國(guó)外相比平安裕度較小。在風(fēng)速次時(shí)換算上，國(guó)內(nèi)是將定是觀測(cè)風(fēng)速經(jīng)過觀測(cè)時(shí)距和次數(shù)的二重修正，換算為連續(xù)自記10min平均風(fēng)速的。很顯然，在風(fēng)速次時(shí)換算的時(shí)間段上，國(guó)內(nèi)明顯偏長(zhǎng)，這也使得確定的最大設(shè)計(jì)風(fēng)速偏小。根據(jù)美國(guó)氣象局的資料，在一個(gè)地面崎嶇度均勻和梯度風(fēng)不變的地區(qū)，1min風(fēng)速和5min風(fēng)速相比，1min風(fēng)速容易受到隨機(jī)特性波動(dòng)的影響，在18～26m/s風(fēng)速范圍內(nèi)，最大的1min風(fēng)速一般要比5min風(fēng)速大10%。而日本給出的數(shù)據(jù)是：以3～5s的平均時(shí)間為根底的瞬間最大風(fēng)速可以到達(dá)10min平均風(fēng)速的1.35～1.45倍；對(duì)于盆地和大城市，這個(gè)比值可能會(huì)更大；而在海岸、草原和田野，該比值會(huì)相應(yīng)地減小。綜上所述，在根據(jù)氣象資料確定最大涉及風(fēng)速的過程中，美國(guó)和日本無論是在風(fēng)速次時(shí)換算時(shí)間段還是保證頻率選取上都比我國(guó)要保守得多。因此，為了節(jié)省線路建設(shè)費(fèi)用，日本將全國(guó)按不同的地域特征劃分為6種區(qū)域，對(duì)每個(gè)第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響區(qū)域確定了不同的陣風(fēng)系數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)我國(guó)而言，采用何種風(fēng)速次時(shí)換算時(shí)間段和保證頻率還必須結(jié)合具體的地域特征具體分析。三、風(fēng)壓不均勻系數(shù)選取對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響在風(fēng)壓不均勻系數(shù)的選取上，很據(jù)德國(guó)謀試驗(yàn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)和我國(guó)東北謀試驗(yàn)場(chǎng)二年的試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，在風(fēng)速≥20m/s時(shí)，?技術(shù)規(guī)程?及DL/T620-1997?交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合?中將該系數(shù)從0.75修改為0.61。20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)投運(yùn)的500kV輸電線路多是按照0.61來設(shè)計(jì)風(fēng)偏角的，從實(shí)際運(yùn)行效果來看。此后500kV線路直線塔風(fēng)偏閃絡(luò)事故較多。2004年又決定仍取0.75來校核風(fēng)偏角設(shè)計(jì)。通過對(duì)風(fēng)偏閃絡(luò)實(shí)例進(jìn)行核算，結(jié)果說明：在最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下按照風(fēng)壓不均勻系數(shù)取值為0.61計(jì)算的風(fēng)偏角偏小，此時(shí)帶電局部與桿塔構(gòu)件的最小間隙滿足?技術(shù)規(guī)程?要求的間隙距離；但同樣條件下，當(dāng)取風(fēng)壓不均勻系數(shù)為0.75時(shí)，風(fēng)偏角增大，此時(shí)帶電局部與桿塔構(gòu)件的最小間隙有可能不滿足?技術(shù)規(guī)程?要求的間隙距離。分析?技術(shù)規(guī)程?及第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響?設(shè)計(jì)手冊(cè)?可知，我國(guó)對(duì)風(fēng)壓不均勻系數(shù)的選取，并沒與考慮跨越檔距的影響，而原蘇聯(lián)、德國(guó)、美國(guó)等資料認(rèn)為對(duì)檔距小于200m左右的輸電線路，風(fēng)壓不均勻系數(shù)不應(yīng)小于1.0。此外，僅依據(jù)德國(guó)觀測(cè)數(shù)據(jù)與我國(guó)東北的二年試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)來確定風(fēng)壓不均勻系數(shù)似乎依據(jù)缺乏。這是因?yàn)橛捎诘匦魏蜌夂驐l件的不同，德國(guó)的風(fēng)速分布規(guī)律與我國(guó)的可能不一致；其次我國(guó)地域遼闊，東北某局部區(qū)域的風(fēng)速分布規(guī)律不一定具有代表性；最后，用二年的試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)來確定30年一遇的風(fēng)速分布規(guī)律，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看不夠充分。在目前我國(guó)輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)故障率及事故率偏高的情況下，考慮到我國(guó)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)中的相關(guān)參數(shù)〔風(fēng)速高度換算系數(shù)、最大設(shè)計(jì)風(fēng)速取值〕與國(guó)外相比均偏于激進(jìn)〔給出的平安裕度相對(duì)較小〕，就更有必要針對(duì)我國(guó)國(guó)情對(duì)線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)中風(fēng)壓不均勻系數(shù)的取值進(jìn)行研究，而不能照搬國(guó)外的資料和數(shù)據(jù)。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響四、風(fēng)速高度換算系數(shù)選取對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響空氣在地球外表流動(dòng)時(shí)，由于與地面摩擦而產(chǎn)生的摩擦力，這種摩擦力引起與地面相接近的氣流方向和速度與很大的變化。隨著高度的增加，摩擦對(duì)風(fēng)速的影響逐漸減小，因此，風(fēng)速隨高度而增加，且在低氣層中增加很快，而當(dāng)高度很高時(shí)那么增長(zhǎng)逐漸減慢。理論上，風(fēng)速沿高度的增加與地面的摩擦力、地表根本風(fēng)速、高度等主要因素有關(guān)。對(duì)于假設(shè)高度大于根本風(fēng)速高度的線路，其最大風(fēng)速那么需由最大根本風(fēng)速換算為高空風(fēng)速。根據(jù)美國(guó)和日本的風(fēng)偏角設(shè)計(jì)資料，距地面高度h處的風(fēng)速高度換算系數(shù)kh可由式〔1-2〕算出：第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響我國(guó)對(duì)于高空風(fēng)速換算常用的兩種方法，一種是根據(jù)桿塔高度不同，將距地面15m處的風(fēng)速乘以高度系數(shù)〔khl〕后，得到的就是該桿塔高度的高空風(fēng)速。不同高度下的khl值見表1-3。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響表1-3不同高度下的風(fēng)速高度換算系數(shù)〔khl〕我國(guó)另外一種高空風(fēng)速換算是按GB50009-2001?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)?中給出的“風(fēng)壓高度變化系數(shù)〞，折算成風(fēng)速高度換算系數(shù)kh。該kh可通過一分段函數(shù)計(jì)算，表達(dá)式如下：第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響式中zo——地面狀況系數(shù)，一般在0.01～0.2范圍內(nèi)，空曠平坦地區(qū)取0.03，海面取0.003；h、ho、a含義與式〔1-2〕中相同。?設(shè)計(jì)手冊(cè)?中根據(jù)式〔1-3〕及式〔1-4〕計(jì)算得到的風(fēng)速高度換算系數(shù)見表1-4。表1-4風(fēng)速高度換算系數(shù)〔kh〕第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響對(duì)于空曠地區(qū)，由式〔1-2〕可計(jì)算得到距地面15m高處風(fēng)速為距地面10m高處風(fēng)速的1.06倍，由此，可將表1-3中的khl乘以1.06，將其換算為以距地面高10m的風(fēng)速為基準(zhǔn)的風(fēng)速高度換算系數(shù)后，再與表1-4中的kh比照，結(jié)果見表1-5。表1-5與kh比較第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響由表1-5可見，對(duì)于陸地而言，采用第二種方法得到的風(fēng)速高度換算系數(shù)要比第一種方法劃分得更為詳細(xì)，且在大多數(shù)情況下，用第二種方法得到的風(fēng)速高度換算系數(shù)要大。以下文中均以?設(shè)計(jì)手冊(cè)?中給出的第二種風(fēng)速高度換算系數(shù)方法與國(guó)外數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。表1-6給出了在各種地形條件下，中、美、日三國(guó)對(duì)式〔1-2〕中a取值的不同之處，并給出了對(duì)應(yīng)的風(fēng)速高度換算系數(shù)值。表1-6不同地形下國(guó)內(nèi)外a取值及對(duì)應(yīng)的風(fēng)速高度換算系數(shù)〔kh〕第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響由表1-6可見，隨著地形崎嶇程度的增加，美國(guó)和日本給出的a值從0.1增加至0.28，而我國(guó)只是簡(jiǎn)單地將地形劃分為陸地與海面進(jìn)行風(fēng)速高度換算。與美國(guó)、日本相比較，?設(shè)計(jì)手冊(cè)?中認(rèn)為對(duì)于海面a可取為0.107，對(duì)于陸地a可統(tǒng)一取0.145，沒有考慮丘陵、森林及較多建筑物的近郊地形能夠?qū)取值的影響。表1-6中數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于郊區(qū)或森林地形，美國(guó)和日本計(jì)算出來的風(fēng)速高度換算系數(shù)比我國(guó)大得多。根據(jù)以上分析可以看出在風(fēng)速高度換算系數(shù)的選取上，美國(guó)和日本明顯地偏于保守。我國(guó)與美國(guó)、日本仔該系數(shù)取值上的區(qū)別對(duì)于架設(shè)在開闊地形的常規(guī)500kV桿塔的風(fēng)偏閃絡(luò)事故率的影響可能還不是很明顯，但對(duì)于一些架設(shè)在近郊及森林地區(qū)的500kV桿塔，由于地域特征與開闊地形有較大區(qū)別，使得風(fēng)速高度換算系數(shù)明顯增大。當(dāng)然，美國(guó)、日本關(guān)于地形對(duì)風(fēng)速高度換算系數(shù)影響的劃分標(biāo)準(zhǔn)也不一定完全符合實(shí)際，對(duì)于不同特征地形下風(fēng)速隨高度變化的規(guī)律尚需進(jìn)一步實(shí)地觀測(cè)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在此根底上研究確定合理的高空風(fēng)速換算方法。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響五、微地形條件對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響氣象資料說明：在建筑物稠密的城鎮(zhèn)或森林地區(qū)，其地形、地物對(duì)氣流的流動(dòng)有阻礙作用，而使風(fēng)速減?。欢趰{谷口、隘口、山脊、河道等處，那么會(huì)由于氣流的翻越、縮口效應(yīng)使得風(fēng)速增加。具體來說，當(dāng)氣流由開闊地區(qū)進(jìn)入山地峽谷時(shí)，氣流的橫截面積減小，形成了縮口效應(yīng)，由于空氣質(zhì)量不可能在峽谷堆積，因此氣流加速前進(jìn)，形成強(qiáng)風(fēng)；當(dāng)氣流順著河谷流動(dòng)時(shí)，由于谷地中流區(qū)的壓縮，其風(fēng)速比平地強(qiáng)，即產(chǎn)生所謂的狹管效應(yīng)，谷底越深越窄，風(fēng)速增強(qiáng)越多。對(duì)此，我國(guó)?設(shè)計(jì)手冊(cè)?指出：當(dāng)線路通過城市或森林等地區(qū)，假設(shè)兩側(cè)屏蔽物平均高度大于桿塔高度的2/3，其最大設(shè)計(jì)風(fēng)速宜較一般地區(qū)減小20%；線路通過山區(qū)或丘陵地帶，一般應(yīng)以附近平地氣象臺(tái)的資料為準(zhǔn)，但對(duì)這些地區(qū)中的某些跨越峽谷、河道或位于暴露的的山脊、頂峰、沿迎風(fēng)坡及垂直于開口的山口、山溝匯交口等處的線路區(qū)段，其風(fēng)速值應(yīng)較平地適當(dāng)增加，如無可靠資料，一般可按附近平地風(fēng)速增加10%。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響六、風(fēng)向與水平面夾角對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響目前國(guó)內(nèi)外在輸電線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)中，均是假設(shè)風(fēng)向平行于水平面并垂直吹向?qū)Ь€時(shí)，導(dǎo)線的偏擺角最大。我國(guó)?技術(shù)規(guī)程?、設(shè)計(jì)手冊(cè)?以及美國(guó)與日本的風(fēng)偏角計(jì)算模型與相關(guān)公式均是在這個(gè)假設(shè)根底上建立起來的。但實(shí)際上，有時(shí)候輸電線路是架設(shè)于迎風(fēng)的山坡或山脊上的，這時(shí)由于地面摩擦力的影響，氣流在流動(dòng)過程中不可防止的要隨地面的起伏而波動(dòng)。在這種情況下，就需要對(duì)風(fēng)偏角計(jì)算模型進(jìn)行修正，考慮風(fēng)向不平行于水平面，垂直吹向?qū)Ь€時(shí)對(duì)線路風(fēng)偏角大小的影響。氣流流過山坡或山脊時(shí)，由于地面坡度的變化，氣流將不得不傾斜地沿著山坡或山脊流動(dòng)，從而與水平面產(chǎn)生一定的夾角。一般而言，該夾角的大小除了與山坡或山脊的整體坡度趨勢(shì)有關(guān)以外，還與局部地形的起伏和背景地形地物有關(guān)。也就是說，對(duì)于流過山坡或山脊的氣流，其與水平面的夾角大小不一定就等于山坡或山脊的坡度，在某些情況下會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于山坡或山脊的坡度。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響當(dāng)風(fēng)向與水平呈一定夾角θ時(shí)，導(dǎo)線和絕緣子串的受力如圖1-1〔a〕所示。圖1-1中：φ為絕緣子串和導(dǎo)線風(fēng)偏角；Fd為垂直于導(dǎo)線方向的風(fēng)荷載；Fj為絕緣子串風(fēng)荷載；Gd為導(dǎo)線垂直荷載；Gj為絕緣子串重力。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將導(dǎo)線和絕緣子串假設(shè)為剛體，并且認(rèn)為其各個(gè)連接點(diǎn)均是自由鉸接的，不考慮其間的任何阻尼作用，那么根據(jù)力矩不變的原理，可將力Fj和Gj的作用點(diǎn)移到點(diǎn)A處，如圖1-1〔b〕所示。此時(shí)，由于力臂增大一倍，為使對(duì)懸掛點(diǎn)的力矩大小不變，因此作用力Fj和Gj就分別變?yōu)?/2Fj和1/2Gj。由圖1-1可見，作用在導(dǎo)線和絕緣子串上的風(fēng)荷載可分解為水平方向和垂直方向上的兩個(gè)分量，其中，垂直向上的分量可抵消掉一局部導(dǎo)線垂直荷載。因此，由受力分析可得此時(shí)的風(fēng)偏角計(jì)算如下：第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響分析可知，當(dāng)風(fēng)向與水平夾角θ由小向大變化時(shí)，作用在導(dǎo)線上的風(fēng)壓垂直分量增大速率要比風(fēng)壓水平分量大。這意味著式〔1-6〕中的分子在沒有明顯減小的情況下，其分母卻在迅速減小，故導(dǎo)致導(dǎo)線風(fēng)偏值隨著風(fēng)向與水平面夾角θ的增加而迅速增大。由如上計(jì)算模型可見，風(fēng)向與水平面的夾角對(duì)導(dǎo)線風(fēng)偏角的大小有顯著影響。如果一基500kV桿塔是架設(shè)于某迎風(fēng)方向的山坡上，不管該山坡的坡度如何，按照?技術(shù)規(guī)程?及?設(shè)計(jì)手冊(cè)?計(jì)算出來的風(fēng)偏最短空氣間隙為1.61m，但對(duì)模型進(jìn)行修正，考慮風(fēng)向與水平面家教后，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)風(fēng)向在山坡的作用下與水平面具有約11°的夾角時(shí)，其對(duì)應(yīng)的最短空氣間隙即減小為1.2m，剛好滿足?技術(shù)規(guī)程?的要求；而當(dāng)夾角增加為20°時(shí)，最短空氣間隙只有0.84m，低于?技術(shù)規(guī)程?要求較多。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響需要指出的是，隨著導(dǎo)線風(fēng)偏角度的增加，導(dǎo)線上的張力也變大，使得作用在導(dǎo)線上的垂直荷載隨之增加，對(duì)導(dǎo)線風(fēng)偏角的增加起到限制作用。由于導(dǎo)線張力隨風(fēng)偏角的變化較為復(fù)雜，在以上計(jì)算中沒有對(duì)此進(jìn)行修正，只是簡(jiǎn)單地認(rèn)為在導(dǎo)線發(fā)生風(fēng)偏搖擺的時(shí)侯，其垂直荷載始終保持不變，這將導(dǎo)致計(jì)算出來的導(dǎo)線風(fēng)偏角數(shù)據(jù)結(jié)果偏大。但這些并不能阻礙我們得到風(fēng)向與水平面夾角影響導(dǎo)線風(fēng)偏角大小的結(jié)論。目前，關(guān)于地形和風(fēng)向與水平面夾角之間關(guān)系方面的氣象系數(shù)據(jù)還不多見，但氣象工作者通過試驗(yàn)與觀察得到的結(jié)果說明，在迎風(fēng)坡或山脊上，風(fēng)向與水平面夾角的大小與平均風(fēng)速及風(fēng)速分布頻率的大小有關(guān)，并不總是等于山坡或山脊的坡度。平均風(fēng)速越大，風(fēng)速分布越不均勻，那么風(fēng)向與水平面的夾角越大。例如，在迎風(fēng)坡正面無高大突出物、坡度為8°、平均風(fēng)速25m/s的條件下，實(shí)測(cè)得的風(fēng)向與水平面夾角可達(dá)31°，而據(jù)此計(jì)算的最小風(fēng)偏間隙將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于?技術(shù)規(guī)程?的要求。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響綜上所述，當(dāng)線路架設(shè)于迎風(fēng)山坡或山脊時(shí)，方向與水平面夾角使得導(dǎo)線與絕緣子串的受力情況發(fā)生了變化，組要對(duì)現(xiàn)有的風(fēng)偏角計(jì)算模型進(jìn)行修正。為使修正后的模型更能反映線路在強(qiáng)風(fēng)下發(fā)生風(fēng)偏的實(shí)際狀況，在模型修正中還必須進(jìn)一步考慮在導(dǎo)線擺動(dòng)過程中導(dǎo)線張力的變化。此外，還必須加強(qiáng)對(duì)迎風(fēng)山坡或山脊等特殊地形氣象條件的監(jiān)測(cè)及資料的搜集、匯總，以得到風(fēng)向與水平面夾角和地形之間的關(guān)系。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外風(fēng)偏角設(shè)計(jì)資料及氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論：〔1〕在確定最大設(shè)計(jì)風(fēng)速的過程中，美國(guó)和日本無論是在風(fēng)速次時(shí)換算時(shí)間段還是保證頻率選取上都比我國(guó)保守的多。必須結(jié)合具體的地域特征，具體分析采用何種風(fēng)速次時(shí)換算時(shí)間段和保證頻率?！?〕在目前輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)故障及事故率無法接受的情況下，我國(guó)風(fēng)壓不均勻系數(shù)的具體取值還需商酌。有必要針對(duì)我國(guó)國(guó)情對(duì)線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)中風(fēng)壓不均勻系數(shù)的取值進(jìn)行研究。第五節(jié)風(fēng)偏角計(jì)算方法及參數(shù)對(duì)風(fēng)偏角設(shè)計(jì)的影響〔3〕在風(fēng)速高度換算系數(shù)的選取上，我國(guó)沒有考慮地形特征的影響，其換算標(biāo)準(zhǔn)只相當(dāng)于美國(guó)和日本隊(duì)空曠地區(qū)地形和水面的換算標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于架設(shè)在丘陵、森林地帶及近郊地區(qū)的線路，與美國(guó)、日本相比，我國(guó)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低較多。對(duì)于不同特征地形下風(fēng)速隨高度變化的規(guī)律尚需進(jìn)一步實(shí)地觀測(cè)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在此根底上研究確定合理的高空風(fēng)速換算方法?！?〕與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)對(duì)微地形區(qū)風(fēng)速的增加考慮缺乏。氣象數(shù)據(jù)及國(guó)外資料說明，微地形區(qū)風(fēng)速可比空曠地區(qū)的增加50%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過,?設(shè)計(jì)手冊(cè)?中給出的“按附近平地風(fēng)速增加10%〞。必須加強(qiáng)各類微地形地區(qū)氣象資料的收集，并進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析，合理確定各類微地形條件下線路風(fēng)偏角最大設(shè)計(jì)風(fēng)速?！?〕風(fēng)向與水平面的夾角對(duì)導(dǎo)線風(fēng)偏角的大小有顯著影響。因襲，在風(fēng)偏角設(shè)計(jì)中，必須考慮風(fēng)向與水平面夾角的影響。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)迎風(fēng)山坡或山脊等特殊地形氣象條件的監(jiān)測(cè)及資料的搜集、匯總，以得到風(fēng)向與水平面夾角和地形之間的關(guān)系。第六節(jié)關(guān)于風(fēng)偏角的設(shè)計(jì)一、研究確定各電壓等級(jí)輸電線路最小風(fēng)偏間隙空氣間隙擊穿電壓的上下受很多因素的影響，但最主要、最直接的影響因素是空氣間隙距離的大小。因此，輸電線路最小空氣間隙大小將直接影響到輸電線路在強(qiáng)風(fēng)等惡劣條件下發(fā)生閃絡(luò)的概率。據(jù)美國(guó)電科院線路設(shè)計(jì)工作者介紹，對(duì)于海拔500m以下的線路，美國(guó)對(duì)于500kV輸電線路要求滿足的最小工頻間隙距離為1.22m,比我國(guó)的大0.02m。由于國(guó)內(nèi)外目前還沒有關(guān)于雨水、大風(fēng)條件下，導(dǎo)線——桿塔空氣間隙的工頻放電數(shù)據(jù)，因此，有必要通過1：1真型塔或試驗(yàn)室小尺寸試驗(yàn)，研究強(qiáng)風(fēng)、雨水、冰雹及沙塵等對(duì)輸電線路導(dǎo)線——桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度的影響。最后，在試驗(yàn)研究的根底上，綜合分析比較國(guó)內(nèi)外各電壓等級(jí)輸電線路最小風(fēng)偏間隙設(shè)計(jì)方法，確定不同電壓等級(jí)輸電線路的最小風(fēng)偏間隙。第六節(jié)關(guān)于風(fēng)偏角的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到惡劣氣象條件引起的導(dǎo)線——桿塔空氣間隙工頻放電電壓的降低。其次，當(dāng)桿塔上在靠近導(dǎo)線側(cè)存在有腳釘時(shí)，即使腳釘方向是平行于導(dǎo)線的，由于腳釘間斷對(duì)電場(chǎng)的畸變作用，將使得間隙的放電電壓進(jìn)一步降低。因此，在線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量防止在面向?qū)Ь€側(cè)的桿塔上安裝腳釘。同理，在懸垂線夾附近導(dǎo)線上也應(yīng)盡量防止安裝其他突出物。二、研究風(fēng)偏角的設(shè)計(jì)參數(shù)與國(guó)外相比，我國(guó)在風(fēng)偏角設(shè)計(jì)參數(shù)的選取上給出的平安裕度相對(duì)較小，具體涉及到的參數(shù)包括：風(fēng)壓不均勻系數(shù)、風(fēng)速高度換算系數(shù)、風(fēng)速保證頻率、風(fēng)速次時(shí)換算時(shí)間段、風(fēng)向與水平面夾角、微地形特征對(duì)風(fēng)速的影響。以上設(shè)計(jì)參數(shù)中，風(fēng)速保證頻率的選取屬于輸電線路放自然災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)的范疇，在此不予討論。前面已經(jīng)分析了風(fēng)速高度換算系數(shù)、風(fēng)速次時(shí)換算時(shí)間段及微地形特征對(duì)線路風(fēng)偏角及最小間隙距離的影響，并對(duì)風(fēng)向與水平面夾角對(duì)線路風(fēng)偏角及最小間隙距離的影響進(jìn)行了分析。但以上這些參數(shù)的具體取值第六節(jié)關(guān)于風(fēng)偏角的設(shè)計(jì)或評(píng)估還需要電力部門與各地氣象監(jiān)測(cè)部門密切配合，開展不同地形特征下不同高度的風(fēng)況觀測(cè)，分析研究其間關(guān)系后確定。關(guān)于風(fēng)壓不均勻系數(shù)，?設(shè)計(jì)手冊(cè)?中認(rèn)為：“沿整個(gè)檔距電線所承受的風(fēng)速，不可能在各點(diǎn)上同時(shí)都一樣大，因此，在電線上的真正合成風(fēng)壓將不由最大風(fēng)來確定，而是由平均值所確定。為了使選用的風(fēng)速值與整個(gè)檔距中的電線受風(fēng)情況相吻合，應(yīng)該考慮一個(gè)降低系數(shù)，這個(gè)系數(shù)就稱為風(fēng)壓不均勻系數(shù)。〞據(jù)此，在理論上，風(fēng)壓不均勻系數(shù)應(yīng)該根據(jù)大量線路檔距內(nèi)風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)來確定。但實(shí)際上，由于在整個(gè)檔距內(nèi)對(duì)風(fēng)速進(jìn)行觀測(cè)并統(tǒng)計(jì)存在困難，并且不經(jīng)濟(jì)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于風(fēng)壓不均勻系數(shù)的取值是參照國(guó)外數(shù)據(jù)及國(guó)內(nèi)局部線路運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定的。期間經(jīng)歷了從最初取值0.75改為0.61的過程。目前國(guó)內(nèi)眾多專家對(duì)風(fēng)壓不均勻系數(shù)具體取值還存在爭(zhēng)論。對(duì)于風(fēng)壓不均勻系數(shù)的具體取值需要在綜合考慮風(fēng)偏閃絡(luò)故障及事故率、建設(shè)投資費(fèi)用后才能確定。第六節(jié)關(guān)于風(fēng)偏角的設(shè)計(jì)為降低輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)故障及事故率，提高輸電線路的平安運(yùn)行水平和輸電線路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益，需要開展如下工作：〔1〕進(jìn)行1：1真型塔或試驗(yàn)室小尺寸試驗(yàn)，研究強(qiáng)風(fēng)、雨水、冰雹及沙塵等對(duì)輸電線路導(dǎo)線——桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度的影響，在試驗(yàn)研究的根底上，綜合分析比較國(guó)內(nèi)外各電壓等級(jí)輸電線路最小風(fēng)偏間隙設(shè)計(jì)方法，確定不同電壓等級(jí)輸電線路的合理最小風(fēng)偏間隙。〔2〕輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)防止在面向?qū)Ь€側(cè)的桿塔上安裝腳釘，同時(shí)在懸垂線夾附近導(dǎo)線上應(yīng)盡量防止安裝其他突出物?！?〕對(duì)于低海拔地區(qū)的500kV輸電線路，我國(guó)既可以參考美國(guó)經(jīng)驗(yàn)，將帶電體與構(gòu)架的最小空氣間隙取為1.22m，也可以保持現(xiàn)有?技術(shù)規(guī)程?中的要求不變，而將惡劣氣象條件引起的導(dǎo)線——桿塔空氣間隙工頻放電特性的降低放在平安裕度方面來考慮。第六節(jié)關(guān)于風(fēng)偏角的設(shè)計(jì)〔4〕對(duì)現(xiàn)有風(fēng)偏角計(jì)算模型進(jìn)行修改，考慮風(fēng)向與水平面不平行及導(dǎo)線擺動(dòng)時(shí)張力變化對(duì)風(fēng)偏角及最小空氣間隙距離的影響?！?〕綜合考慮風(fēng)偏閃絡(luò)故障及事故率、建設(shè)投資費(fèi)用，對(duì)風(fēng)壓不均勻系數(shù)的取值進(jìn)行修正?！?〕與各地氣象監(jiān)測(cè)部門密切配合，開展不同地形特征下不同高度的風(fēng)況觀測(cè)，分析研究其間關(guān)系后確定風(fēng)速高度換算系數(shù)、風(fēng)速保證頻率、風(fēng)速次時(shí)換算時(shí)間段等設(shè)計(jì)參數(shù)。研究地形對(duì)風(fēng)向與水平面夾角大小的影響。研究微地形特征對(duì)風(fēng)速大小的影響。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究本研究主要是對(duì)于水、大風(fēng)及風(fēng)雨組合下導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的電氣強(qiáng)度進(jìn)行研究，為在惡劣氣象條件下〔雨水、大風(fēng)〕輸電線路最小間隙距離的設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)，提高輸電線路的平安運(yùn)行水平。針對(duì)本項(xiàng)試驗(yàn)研究的目的，我們通過對(duì)各地氣象資料的搜集匯總，確定了各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)〔包括降雨強(qiáng)度、雨水電阻率、風(fēng)速〕范圍；搭建了雨水、大風(fēng)及風(fēng)雨組合試驗(yàn)平臺(tái)；采用1:1模擬間隙結(jié)構(gòu)對(duì)雨水、大風(fēng)及風(fēng)雨組合條件下500kV輸電線路導(dǎo)線－桿塔空氣間隙電氣強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)研究。最后，試驗(yàn)中還考慮了雨水運(yùn)動(dòng)軌跡、風(fēng)向以及電極結(jié)構(gòu)〔桿塔上存在有腳釘〕對(duì)空氣間隙電氣強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)研究具體內(nèi)容如下：〔1〕根據(jù)氣象資料，選擇出有代表性的雨水條件〔大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨〕，確定其雨量大小，并對(duì)不同距離的間隙進(jìn)行工頻閃絡(luò)試驗(yàn)，得到導(dǎo)線－桿塔空氣間隙在不同雨量下的工頻放電特性曲線。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究〔2〕選擇具有不同電阻率的雨水對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙進(jìn)行工頻閃絡(luò)試驗(yàn)，并得到其放電特性曲線?！?〕研究雨水運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性的影響?！?〕研究風(fēng)速、風(fēng)向?qū)?dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性的影響。〔5〕在上述研究的根底上，對(duì)各種影響因素進(jìn)行組合，對(duì)間隙進(jìn)行工頻閃絡(luò)試驗(yàn)，得到不同組合情況下導(dǎo)線－桿塔空氣間隙放電的特性曲線。〔6〕研究雨水、大風(fēng)及風(fēng)雨組合下不同電極結(jié)構(gòu)〔桿塔上是否有腳釘〕下導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的工頻放電特性及規(guī)律?！?〕選擇有代表性的影響因素進(jìn)行組合，對(duì)間隙進(jìn)行操作沖擊閃絡(luò)試驗(yàn)，得到有代表性的導(dǎo)線－桿塔空氣間隙操作沖擊放電的特性曲線。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究一、試驗(yàn)參數(shù)選擇目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)雨水及大風(fēng)條件下桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性的研究還不多見，只有少數(shù)研究者試驗(yàn)研究了雨水條件下桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)特性。但是，由于試驗(yàn)?zāi)康牟煌?，?dǎo)致試驗(yàn)條件的選取也不同，從而得到的試驗(yàn)結(jié)果不一致。針對(duì)本課題研究的目的，我們集中研究了降雨強(qiáng)度、雨水電阻率、風(fēng)速對(duì)桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性的影響；并且通過對(duì)國(guó)內(nèi)各地歷年氣象資料進(jìn)行收集匯總，確定了各試驗(yàn)參數(shù)的變化范圍，以更好地研究雨水及大風(fēng)條件下桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)特性?！惨弧秤陱?qiáng)參數(shù)選擇我國(guó)氣象局規(guī)定：24小時(shí)內(nèi)的降雨量稱之為日降雨量，其雨型劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1—8所示。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究表1－8我國(guó)雨型劃分標(biāo)準(zhǔn)由表1－8可見，雨型劃分的依據(jù)是24h內(nèi)的總降雨量，并不反映24h內(nèi)的某一個(gè)瞬時(shí)的降雨量。以特大暴雨為例〔≥250.1mm/24h〕，如果該次降雨的總歷時(shí)為24h，那么其平均雨強(qiáng)為0.17mm/min；如果該次降雨總歷時(shí)為2h，那么其平均雨強(qiáng)為2.1mm/min。實(shí)際上，根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)，一次降雨并不是在一天的24小時(shí)內(nèi)平均降下來的，特別是在極端惡劣天氣下，可能十幾分鐘內(nèi)的降雨量占了一天24h內(nèi)降雨量的絕大局部。因此，如果簡(jiǎn)單的按照氣象局的雨型劃分標(biāo)準(zhǔn)選擇降雨雨強(qiáng)進(jìn)行試驗(yàn)，那么所得到的結(jié)果明顯與實(shí)際情況不符，也就背離了本課題的研究目的。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究對(duì)于雨水及大風(fēng)條件下導(dǎo)線―桿塔空氣間隙風(fēng)偏放電研究來說，更為關(guān)心的是瞬時(shí)〔如閃絡(luò)發(fā)生的時(shí)刻〕降雨量，而不是在一天24h內(nèi)的總的降雨量，因此，有必要引入降雨瞬時(shí)雨強(qiáng)概念，其定義為1分鐘內(nèi)的降雨總量，單位為mm/min。本課題研究中使用了降雨瞬時(shí)雨強(qiáng)對(duì)不同雨型進(jìn)行劃分，并據(jù)此進(jìn)行試驗(yàn)。由于目前國(guó)內(nèi)外氣象資料中關(guān)于歷次降雨瞬時(shí)雨強(qiáng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較少，因此本課題研究中采用了根據(jù)國(guó)內(nèi)各地歷史降雨數(shù)據(jù)結(jié)合雨量時(shí)程方程來推算不同雨型的降雨瞬時(shí)雨強(qiáng)。雨量時(shí)程方程反映了在一次降雨過程中，雨量和時(shí)間的關(guān)系，該方程如下：式中T——一次降雨的總歷時(shí)；t——T時(shí)段內(nèi)的某一時(shí)間片段；R——T時(shí)段的降雨總量；r——t時(shí)間段內(nèi)的降雨量。

第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究根據(jù)表1一8的雨型劃分標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)日降雨量是集中在某一時(shí)間段內(nèi)降完的，然后按照雨量時(shí)程方程，即可計(jì)算得到相應(yīng)的降雨瞬時(shí)雨強(qiáng)，結(jié)果見表1－9。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究由表1－9可見，只要知道了對(duì)應(yīng)于不同雨型降雨的實(shí)際總歷時(shí)以及該次降雨的降雨量，就可以推算出其瞬時(shí)雨強(qiáng)。根據(jù)以上資料，并考慮到各地氣象站在采集以上降雨數(shù)據(jù)時(shí)均是以該次降雨開始到結(jié)束的總歷時(shí)為依據(jù)的，并沒有記錄降雨過程中每一分鐘的降雨量。這也是導(dǎo)致由雨量時(shí)程方程根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算得到的不同雨型的瞬時(shí)雨強(qiáng)值存在交叉的原因，為了嚴(yán)格試驗(yàn)條件，試驗(yàn)中雨強(qiáng)參數(shù)的選取范圍為：2.4mm/min～14.4mm/min，可以涵蓋從大雨到特大暴雨的各種雨型?！捕秤晁娮杪蔬x擇自然雨水電阻率和地理環(huán)境、地質(zhì)條件等因素有關(guān)。隨著近年來工業(yè)生產(chǎn)的迅速開展，大氣污染的加劇，空氣中導(dǎo)電物質(zhì)含量增加，對(duì)雨水電阻率的影響也日益增大。此外，由于不同地區(qū)的空氣質(zhì)量、污染程度等不相同，因此不同地區(qū)的雨水電阻率是大不相同的。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究搜集到的氣象數(shù)據(jù)說明：自然界雨水電阻率變化范圍一般在1×103～10×103之間。表1－11中列出了國(guó)內(nèi)一些地區(qū)的雨水電阻率。表1-11不同吸取的雨水電阻率第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究根據(jù)以上資料，并且嚴(yán)格試驗(yàn)條件，確定了研究的雨水電阻率范圍為：800～8×103Ω·cm?！踩筹L(fēng)速選擇表1-12是我國(guó)氣象局給出的分級(jí)風(fēng)速鑒別表。表中同時(shí)給出了對(duì)應(yīng)風(fēng)力等級(jí)的風(fēng)速范圍和風(fēng)速中值。表1-12分級(jí)風(fēng)速鑒別表第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究由于氣象監(jiān)測(cè)點(diǎn)高度與塔上導(dǎo)線懸掛處高差較大，氣象部門記錄的風(fēng)速與塔上風(fēng)速實(shí)際存在一定的差異，而且由于氣象觀測(cè)點(diǎn)位置及點(diǎn)數(shù)的限制，所測(cè)風(fēng)速值也不一定是輸電線路所經(jīng)區(qū)域遭遇的最大風(fēng)速。此外，在不同地區(qū)，風(fēng)速的差異很大，特別是在某些微地形區(qū)，線路遭遇超強(qiáng)風(fēng)和特殊形態(tài)風(fēng)的概率也增大了，各地氣象局對(duì)于這些超強(qiáng)風(fēng)和特殊形態(tài)風(fēng)的強(qiáng)度記錄很少。本課題將主要研究風(fēng)速、風(fēng)向?qū)?dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性的影響，而不考慮氣象監(jiān)測(cè)點(diǎn)風(fēng)速與塔上風(fēng)速、微地形區(qū)超強(qiáng)風(fēng)風(fēng)速的區(qū)別。綜合以上資料，試驗(yàn)中，選取的風(fēng)速范圍為：5～32m/s，可模擬高于12級(jí)的大風(fēng)，并且超過了國(guó)內(nèi)大多數(shù)輸電線路風(fēng)偏角設(shè)計(jì)時(shí)的最大設(shè)計(jì)風(fēng)速〔30m/s〕。(四〕試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)是在國(guó)網(wǎng)武漢高壓研究所污穢試驗(yàn)大廳進(jìn)行的，大廳尺寸為：30m×25m×25m。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究試驗(yàn)采用1：1的模擬間隙結(jié)構(gòu)，模擬導(dǎo)線4分裂，分裂直徑0.52m、分裂間距400mm、子導(dǎo)線直徑27.6mm〔LGJQ-400〕；導(dǎo)線兩端部均安裝有均壓環(huán)。懸垂絕緣子為單聯(lián)28片F(xiàn)C160P/155，總長(zhǎng)度為4972mm；試驗(yàn)中采用高強(qiáng)度角鋼制成模擬塔腿及橫擔(dān)，并在塔腿上適當(dāng)位置加裝腳釘〔腳釘與導(dǎo)線平行〕以更好的模擬實(shí)際桿塔構(gòu)架。模擬塔腿寬度為1.4m、長(zhǎng)度為8m。淋雨排噴頭采用IEC中直徑為1.5mm標(biāo)準(zhǔn)噴頭，淋雨排淋雨覆蓋面積為：2.5m*2m，可模擬的雨強(qiáng)從2.4mm/min～14.4mm/min可調(diào)，其雨強(qiáng)范圍涵蓋了從大雨到特大暴雨的不同雨型。刮風(fēng)模擬系統(tǒng)由離心式風(fēng)機(jī)及相關(guān)風(fēng)速測(cè)量?jī)x表組成。試驗(yàn)中，將風(fēng)機(jī)置于升降平臺(tái)上，通過改變風(fēng)機(jī)的高度及風(fēng)口大小和角度來調(diào)整風(fēng)速、風(fēng)向。但由于試驗(yàn)室內(nèi)要得到大尺度空間范圍的強(qiáng)風(fēng)〔受風(fēng)面積大于2m*2m；風(fēng)速大于24m/s〕存在困難，因此還進(jìn)行了風(fēng)速、風(fēng)向?qū)猓寮鞍簦咫姌O小間隙工頻閃絡(luò)特性影響的試驗(yàn)，以便與1：1模擬導(dǎo)線－桿塔空氣間隙試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，其模擬的風(fēng)強(qiáng)可達(dá)32m/s。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究試驗(yàn)中所用主要試驗(yàn)設(shè)備如下：〔1〕工頻試驗(yàn)變壓器，500kV，國(guó)家高電壓計(jì)量站檢定；〔2〕阻容分壓器，500kV，國(guó)家高電壓計(jì)量站檢定；〔3〕工頻試驗(yàn)變壓器，200kV，國(guó)家高電壓計(jì)量站檢定；〔4〕SGB-200數(shù)字高壓表，200kV，國(guó)家高電壓計(jì)量站檢定；〔5〕DDS－11A型電導(dǎo)率儀，湖北省氣象局檢定；〔6〕DEM6型三杯風(fēng)向風(fēng)速儀；〔7〕Y100－2型三相異步電動(dòng)機(jī)；〔8〕DSJ2型虹吸式雨量計(jì)，湖北省氣象局檢定；〔9〕自制淋雨排，面積2.5m×2.0m，1.5mm標(biāo)準(zhǔn)噴頭。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究〔五〕試驗(yàn)方法在每次試驗(yàn)前，首先將模擬導(dǎo)線與桿塔構(gòu)架位置調(diào)整好，控制二者之間的最短距離為設(shè)定值，調(diào)節(jié)淋雨排的角度和雨量大小，在淋雨排正常工作1min之后開始升壓。試驗(yàn)中，升壓按如下步驟進(jìn)行：先施加約75%的閃絡(luò)電壓〔估算值〕，然后以每秒約2%估算閃絡(luò)電壓的速度上升至閃絡(luò)。閃絡(luò)電壓以5個(gè)連續(xù)測(cè)定的閃絡(luò)電壓值的算術(shù)平均值計(jì)算，該5次的各個(gè)電壓值與均值之差不超過平均值的3%。試驗(yàn)中，模擬雨水的瞬時(shí)雨強(qiáng)大小通過改變水泵的個(gè)數(shù)和噴頭數(shù)量來調(diào)節(jié)，并在每組試驗(yàn)開始時(shí)均使用DSJ2型虹吸式雨量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。淋雨排放在升降車上，距導(dǎo)線5m，通過調(diào)整淋雨排的高度及淋雨排的對(duì)地夾角，可自由地調(diào)節(jié)雨水與放電路徑的夾角。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究在研究雨水電阻率對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓影響試驗(yàn)中，電阻率值較大的雨水通過在純潔水中加自來水來配制，電阻率值較小的雨水通過在自來水中加NaCl來配制，文中給出的雨水電阻率值均已校正為溫度為200C下的值。為了防止在配制時(shí)的誤差使雨水電阻率變化幅度太大，對(duì)試驗(yàn)用雨水進(jìn)行了回收循環(huán)利用，并且在每次回收循環(huán)時(shí)均對(duì)雨水電阻率進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果說明，在每組試驗(yàn)中，雨水電阻率值與試驗(yàn)設(shè)定值之間根本一致〔最大變化幅度小于1.7%〕。做試驗(yàn)時(shí)，先按一定順序改變其中一個(gè)參量分別試驗(yàn)，為了減小誤差，再按相反的順序調(diào)節(jié)變量進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果取兩次試驗(yàn)的平均值。例如在研究降雨強(qiáng)度對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性影響時(shí)，先按瞬時(shí)雨強(qiáng)從大到小調(diào)節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)完后再按瞬時(shí)雨強(qiáng)從小到大重復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果取兩次試驗(yàn)中同一雨強(qiáng)下兩個(gè)試驗(yàn)值的平均值。本文中所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均已按GB/T16927.1-1997修正為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下〔溫度t0=20℃，壓力b0=101.3kpa，絕對(duì)濕度h0=11g/m3〕的值。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究二、雨水條件下導(dǎo)線——桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)試驗(yàn)結(jié)果及分析本課題具體研究了不同降雨時(shí)雨強(qiáng)的雨水對(duì)導(dǎo)線—桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性的影響，試驗(yàn)中研究參數(shù)包括：雨水電阻率、雨水運(yùn)動(dòng)軌跡與放電路徑夾角，并考慮了桿塔構(gòu)架上腳釘?shù)拇嬖趯?duì)間隙工頻閃絡(luò)特性的影響?！惨弧乘螔煸跅U塔上對(duì)空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓影響試驗(yàn)研究了導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架上掛有雨滴后空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓的變化。其試驗(yàn)步驟為：調(diào)整導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架的間隙距離至設(shè)定值，在未淋雨〔空氣間隙自然枯燥、導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架枯燥〕時(shí)先試驗(yàn)求得該間隙距離的工頻閃絡(luò)電壓，然后翻開淋雨排，對(duì)導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架淋雨一分鐘后，關(guān)閉淋雨排，立刻試驗(yàn)求得此時(shí)該空氣間隙距離下的工頻閃絡(luò)電壓。該間隙距離的試驗(yàn)完成后，對(duì)導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架通風(fēng)一小時(shí)使模擬桿塔枯燥，并使空氣間隙恢復(fù)自然枯燥狀態(tài)，然后調(diào)整導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架的間隙距離至下一個(gè)設(shè)定值開始試驗(yàn)。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究在該組試驗(yàn)中，桿塔構(gòu)架上布置有模擬腳釘〔其方向平行于導(dǎo)線〕，表1－13列出了在不同間隙距離下使用不同電阻率的雨水對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙預(yù)淋濕后，工頻閃絡(luò)電壓的值及其變化率；圖1－2給出了雨水電阻率為時(shí)，導(dǎo)線－桿塔空氣間隙預(yù)淋濕前后其工頻閃絡(luò)電壓的變化趨勢(shì)。表1-13全干和淋雨后導(dǎo)線—桿塔空氣間隙的閃絡(luò)電壓〔kV〕第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究由表1-13可見，淋雨后導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓比淋雨前有不同程度的降低，隨著導(dǎo)線－桿塔空氣間隙距離的增加其降低幅度逐漸變??；但此時(shí)雨水電阻率對(duì)閃絡(luò)電壓變化的影響不明顯。雨水電阻率為1800Ω·cm、間隙距離為0.6m時(shí)，預(yù)淋濕后其工頻閃絡(luò)電壓比全干時(shí)降低了11.4％；同樣條件下，當(dāng)間隙距離為1.2m時(shí)，其降低幅度為3.4％。圖1-2淋雨前后導(dǎo)線—桿塔空氣間隙閃絡(luò)電壓第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究以上結(jié)果說明：當(dāng)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙淋雨后，導(dǎo)線和桿塔構(gòu)架上掛有大量水滴形成了尖端，特別是對(duì)于掛在導(dǎo)線上的水滴而言，這些水滴的存在使得導(dǎo)線外表不再光滑，改變了導(dǎo)線外表的電場(chǎng)分布，在水滴外表其電場(chǎng)強(qiáng)度較高，導(dǎo)致流注易于由此產(chǎn)生、開展，從而降低了間隙的閃絡(luò)電壓。隨著導(dǎo)線－桿塔空氣間隙距離的增大，水滴對(duì)整個(gè)空間電場(chǎng)的影響相對(duì)減小，從而使得隨著間隙距離的增大，其工頻閃絡(luò)電壓變化幅度逐漸變小。比較同樣間隙距離下、不同雨水電阻率下的試驗(yàn)結(jié)果可見：試驗(yàn)范圍內(nèi)，水滴本身的導(dǎo)電性〔電阻率變化范圍：－〕對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓影響不大。這是因?yàn)樵谠囼?yàn)電壓范圍內(nèi)，導(dǎo)線上掛著的水滴都可被認(rèn)為是良導(dǎo)體，水滴外表附近的空間場(chǎng)強(qiáng)主要由外加電壓、水滴形狀、水滴介電常數(shù)決定，而試驗(yàn)范圍內(nèi)水滴電阻率的變化對(duì)水滴介電常數(shù)的影響微小，此時(shí)影響導(dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓的原因主要是水滴對(duì)空間電場(chǎng)的畸變使得流注易于產(chǎn)生、開展。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究需要指出的是，在以上分析中并沒有考慮淋雨后，導(dǎo)線－桿塔空氣間隙中懸浮的微小水滴對(duì)流注開展的影響；也沒有考慮此時(shí)空氣間隙濕度變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，但這并不阻礙我們得到淋雨后導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓比淋雨前有明顯降低的結(jié)論?！捕辰涤陱?qiáng)度對(duì)導(dǎo)線—桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓影響試驗(yàn)研究了降雨強(qiáng)度對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓的影響。其試驗(yàn)步驟為：調(diào)整導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架的間隙距離至設(shè)定值，在未淋雨即全干〔空氣間隙自然枯燥、導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架枯燥〕時(shí)先試驗(yàn)求得該間隙距離的工頻閃絡(luò)電壓，然后翻開淋雨排，對(duì)導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架淋雨1min后，開始調(diào)節(jié)雨量從小到大分別模擬不同雨型進(jìn)行試驗(yàn)。為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在到達(dá)試驗(yàn)最大雨量后，再按雨量從大到小順序重復(fù)一次進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)該間隙距離的試驗(yàn)完成后，對(duì)導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架通風(fēng)一小時(shí)以使模擬桿塔枯燥，并使空氣間隙恢復(fù)自然枯燥狀態(tài)，然后調(diào)整導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架的間隙距離至下一個(gè)設(shè)定值開始試驗(yàn)。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究表1-14與圖1-3是雨水雨水電阻率800Ω·cm、雨水與放電路徑的夾角為0°〔雨水方向與放電路徑平行〕、桿塔上有模擬腳釘〔其方向平行于導(dǎo)線〕、無風(fēng)時(shí)不同雨強(qiáng)下放電間隙的工頻閃絡(luò)電壓。表1-14不同雨強(qiáng)下導(dǎo)線—桿塔空氣間隙的閃絡(luò)電壓〔kV〕第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究圖1-3雨強(qiáng)對(duì)導(dǎo)線—桿塔空氣間隙閃絡(luò)電壓的影響(0°，800Ω·cm，有腳釘，無風(fēng))注：圖中雨強(qiáng)為零處的閃絡(luò)電壓是指相同條件下，淋雨1min后關(guān)閉雨水立即測(cè)得的。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究由表1-14可見，降雨對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓的影響比較明顯。一旦有降雨發(fā)生，其工頻閃絡(luò)電壓明顯降低，且間隙距離越小，該趨勢(shì)越明顯。當(dāng)間隙距離為0.6m時(shí)，閃絡(luò)電壓最大降低幅度為16.2％；而間隙距離為1.2m時(shí)，降低幅度為13.3％。由圖1-3可見，隨著降雨瞬時(shí)雨強(qiáng)的增大，閃絡(luò)電壓有繼續(xù)降低的趨勢(shì)，但降低幅度略有下降；隨著雨強(qiáng)的進(jìn)一步增大，導(dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓的下降呈現(xiàn)出飽和趨勢(shì)。由以上結(jié)果可見，在各種間隙距離下，降雨均使導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的閃絡(luò)電壓明顯降低。原因主要是因?yàn)椋河捎谟晁慕殡姵?shù)比空氣的大得多〔約為80:1〕，放電間隙中雨滴的存在使得雨滴顆粒附近的空間場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)。有研究結(jié)果說明，對(duì)于尖－板極不均勻電場(chǎng)，當(dāng)放電對(duì)稱軸上存在有單個(gè)直徑1mm的水滴時(shí)，由于水滴對(duì)電場(chǎng)的畸變作用，可使得水滴外表附近空間的場(chǎng)強(qiáng)最大增大為原來的4.3倍；在均勻場(chǎng)中，那么可使場(chǎng)強(qiáng)增大為3.63倍，水滴附近空間場(chǎng)強(qiáng)的增強(qiáng)必將有利于放電過程中初始電子崩的產(chǎn)生，而導(dǎo)致間隙閃絡(luò)電壓的降第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究低。特別是在淋雨條件下，由于放電間隙中存在有較多水滴，各個(gè)雨滴之間的相互作用將進(jìn)一步影響空間電場(chǎng)分布和放電過程。一般來說濕度的增加會(huì)使空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓上升。雖然降雨會(huì)使得導(dǎo)線－桿塔之間的空氣間隙的濕度增加，但試驗(yàn)結(jié)果說明，放電間隙中存在的雨水對(duì)其工頻閃絡(luò)電壓的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于淋雨使?jié)穸仍黾訋淼挠绊憽！踩秤晁娮杪蕦?duì)導(dǎo)線—桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓影響試驗(yàn)研究了雨水電阻率對(duì)導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓的影響。其試驗(yàn)步驟為：調(diào)整導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架的間隙距離至設(shè)定值，在未淋雨即全干〔空氣間隙自然枯燥、導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架枯燥〕時(shí)先試驗(yàn)求得該間隙距離的工頻閃絡(luò)電壓，然后再翻開淋雨排，對(duì)導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架淋雨一分鐘后，開始調(diào)節(jié)雨水電阻率從小到大在最大雨強(qiáng)下進(jìn)行試驗(yàn)。為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在到達(dá)試驗(yàn)最大雨水電阻率后，再調(diào)節(jié)雨水電阻率從大到小重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)。該間隙距離的試驗(yàn)完成后，對(duì)導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架通風(fēng)一小時(shí)使模擬桿塔枯燥，并使空氣間第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究隙恢復(fù)自然枯燥狀態(tài)，然后調(diào)整導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架的間隙距離至下一個(gè)設(shè)定值開始試驗(yàn)。試驗(yàn)中，電阻率值較大的雨水通過在純潔水中加自來水來配制，電阻率值較小的雨水通過在自來水中加NaCl來配制，文中給出的雨水電阻率值均已校正為溫度為200℃下的值。在調(diào)節(jié)不同雨水電阻率進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，為了防止前一組試驗(yàn)使導(dǎo)線－桿塔空氣間隙中殘留的懸浮水滴給后續(xù)試驗(yàn)帶來影響，在后一組雨水電阻率開始試驗(yàn)之前，先翻開淋雨排讓間隙以設(shè)定電阻率值的雨水淋雨10min，使試驗(yàn)設(shè)定電阻率值的雨水充分填充導(dǎo)線－桿塔之間的空氣間隙后再開始試驗(yàn)。表1-15與圖1-4是雨強(qiáng)14.4mm/min、雨水與放電路徑夾角0°、桿塔上有腳釘〔腳釘方向平行于導(dǎo)線〕、無風(fēng)時(shí)不同雨水電阻率下導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓。第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究表1-15不同雨水電阻率下導(dǎo)線—桿塔空氣間隙的閃絡(luò)電壓第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究圖1-40.6m放電間隙下雨水電阻率對(duì)導(dǎo)線—桿塔空氣間隙閃絡(luò)電壓的影響〔0°，有腳釘，無風(fēng)〕由表1-15可見，在試驗(yàn)范圍內(nèi)〔自然界雨水電阻率變化范圍〕，雨水電阻率對(duì)間隙工頻閃絡(luò)強(qiáng)度有所影響，但雨水電阻率對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓的影響相對(duì)降雨雨強(qiáng)的影響小得多。隨著雨水電阻率降低〔電導(dǎo)率增加〕，導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓有所降低。在最大降雨強(qiáng)度第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究〔14.4mm/min〕、間隙距離0.6m時(shí)，當(dāng)電阻率從8×103Ω·cm變化至800Ω·cm時(shí)，閃絡(luò)電壓降低了5.3%；同樣條件下，當(dāng)放電間隙為1.2m時(shí)，閃絡(luò)電壓降低了2.2%。由圖1-4可見，當(dāng)雨水電阻率在以下時(shí)，閃絡(luò)電壓隨電阻率降低迅速下降，且隨著電阻率的進(jìn)一步降低，閃絡(luò)電壓下降速度有增加的趨勢(shì)；在雨水電阻率大于后，隨著電阻率的進(jìn)一步增大，閃絡(luò)電壓的升高呈現(xiàn)出飽和的趨勢(shì)?？梢酝茢?，在某些重度污染地區(qū)，特別是在污染工業(yè)源附近的輸電線路，一旦雨水電阻率低到一定程度，導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓將急劇下降?！菜摹秤晁\(yùn)動(dòng)路徑對(duì)導(dǎo)線—桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓影響試驗(yàn)研究了雨水運(yùn)動(dòng)路徑對(duì)導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓的影響。其試驗(yàn)步驟為：調(diào)整導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架的間隙距離至設(shè)定值，在未淋雨即全干〔空氣間隙自然枯燥、導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架枯燥〕時(shí)先試驗(yàn)求得該間隙距離的工頻閃絡(luò)電壓。然后翻開淋雨排，通過調(diào)節(jié)升降機(jī)的高度和淋雨排的角度來調(diào)節(jié)第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究雨水運(yùn)動(dòng)軌跡與放電路徑的夾角進(jìn)行試驗(yàn)，同一間隙距離下均做了0°〔平行于放電路徑〕，45°和90°〔垂直于放電路徑〕三個(gè)角度的試驗(yàn)。該間隙距離的試驗(yàn)完成后，對(duì)導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架通風(fēng)一小時(shí)使模擬桿塔枯燥，并使空氣間隙恢復(fù)自然枯燥狀態(tài)，然后調(diào)整導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架的間隙距離至下一個(gè)設(shè)定值開始試驗(yàn)。表1－16與圖1－5是雨強(qiáng)14.4mm/min、雨水電阻率1800Ω·cm、桿塔上有腳釘、無風(fēng)不同雨水運(yùn)動(dòng)路徑下放電間隙的工頻閃絡(luò)電壓。表1－16不同雨水方向與放電路徑夾角時(shí)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的閃絡(luò)電壓〔kV〕第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究圖1-60.6m間隙下雨水運(yùn)動(dòng)方向?qū)?dǎo)線－桿塔空氣間隙閃絡(luò)電壓的影響〔1800Ω·cm，有腳釘，無風(fēng)〕第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究由表1-16可見，試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，雨水運(yùn)動(dòng)軌跡與放電路徑的夾角對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓影響不明顯。同樣條件下，當(dāng)雨水運(yùn)動(dòng)路徑與放電路徑夾角為0°時(shí)，閃絡(luò)電壓最低；當(dāng)夾角為90°時(shí)，閃絡(luò)電壓最高，但二者區(qū)別不大。隨著放電間隙距離的增大，雨水運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)閃絡(luò)電壓的影響有減小的趨勢(shì)：雨強(qiáng)14.4mm/min、雨水電阻率1800Ω·cm、0.6m間隙時(shí)，夾角為0°時(shí)的閃絡(luò)電壓較90°時(shí)降低了約1.8％；同樣條件下，當(dāng)距離增大到1.2m時(shí)，閃絡(luò)電壓降低幅度為1％?！参濉秤晁畻l件下電極結(jié)構(gòu)對(duì)導(dǎo)線—桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)電壓影響試驗(yàn)研究了導(dǎo)線－桿塔構(gòu)架電極結(jié)構(gòu)〔有腳釘和沒腳釘兩種情況〕對(duì)空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓的影響。試驗(yàn)中主要考慮了全干和最大雨強(qiáng)兩種情況下腳釘對(duì)閃絡(luò)電壓的影響。表1－17和圖1－6是不同間隙距離下，雨水電阻率為1800Ω·cm、降雨雨強(qiáng)為14.4mm/min、雨水運(yùn)動(dòng)軌跡與放電路徑夾角平行(0°)時(shí)，桿塔上腳釘〔腳釘?shù)谄吖?jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究方向與導(dǎo)線平行〕對(duì)桿塔－導(dǎo)線空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓影響的試驗(yàn)結(jié)果。表1-17不同間隙距離下不同電極結(jié)構(gòu)下導(dǎo)線—桿塔空氣間隙的閃絡(luò)電壓〔kV〕第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究圖1-6腳釘對(duì)導(dǎo)線－桿塔空氣間隙閃絡(luò)電壓的影響〔800Ω·cm，無風(fēng)〕由表可見，桿塔上存在的腳釘使導(dǎo)線－桿塔空氣間隙的工頻閃絡(luò)電壓降低了，降雨條件下，腳釘對(duì)閃絡(luò)電壓的影響略有增大，但不明顯；隨著間隙距離的增加，腳釘對(duì)閃絡(luò)電壓的影響趨勢(shì)減小。當(dāng)間隙距離為0.6m時(shí)，未淋雨?duì)顟B(tài)下，有腳釘時(shí)的閃絡(luò)電壓較無腳釘時(shí)降低了3.8％；最大雨強(qiáng)〔14.4mm/min〕下，第七節(jié)空氣間隙〔大雨〕狀態(tài)下電氣強(qiáng)度試驗(yàn)研究下，有腳釘較無腳釘時(shí)的閃絡(luò)電壓降低了5.2％；同樣條件下，間隙距離為1.2m時(shí)，未淋雨?duì)顟B(tài)時(shí)閃絡(luò)電壓降低了2.7％；最大降雨強(qiáng)度下那么降低了3.3％。造成以上現(xiàn)象的原因主要在于，桿塔上腳釘?shù)拇嬖诟淖兞藢?dǎo)線－桿塔間隙中的電場(chǎng)分布，使場(chǎng)強(qiáng)分布變得更不均勻，使得放電的流注容易向腳釘方向開展。從試驗(yàn)觀察來看，在有腳釘時(shí)多數(shù)閃絡(luò)都是沿著腳釘放電，這也充分說明了腳釘存在對(duì)間隙閃絡(luò)的影響。三、大風(fēng)條件下導(dǎo)線—桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)試驗(yàn)結(jié)果及分析輸電線路發(fā)生風(fēng)偏跳閘故障及事故時(shí)多是在強(qiáng)風(fēng)伴隨著大雨氣候條件下發(fā)生的，但目前國(guó)內(nèi)外還沒有研究者系統(tǒng)地研究了大風(fēng)條件下導(dǎo)線－桿塔空氣間隙工頻閃絡(luò)特性的變化，學(xué)者多是認(rèn)為大風(fēng)條件使得放電間隙的氣壓降低，從