自然条件下输电线路导线覆冰增长特性

输电线路导线覆冰严重威胁着电网安全运行.导线覆冰过程复杂,影响因素众多,对其覆冰增长规律的准确掌握是建立并优化导线覆冰数值计算模型的基础.从自然覆冰试验出发,依托雪峰山自然覆冰试验基地对不同种类的导线进行了自然覆冰观测试验,研究了导线直径、导线表面处理情况、覆冰类型及导线扭转对导线覆冰增长过程的影响.通过导线表面水滴碰撞系数的计算分析了不同直径导线覆冰的差异性.研究结果表明:自然环境条件下,风速对导线雾凇覆冰冰形起决定性作用,覆冰主要在导线迎风面(横向迎风侧)累积,而背风侧和纵向覆冰较少.覆冰厚度随时间非线性增长,导线直径越小,覆冰厚度增长越快.导线扭转使得导线背风侧向迎风侧转变,覆冰厚度增长速率加快.雨凇覆冰时,除迎风侧翼型覆冰外,导线下方易冻结形成冰棱,使得冰形结构更为复杂.     

覆冰地区分裂与扩径导线表面电场特性

输电线路覆冰对电力系统安全运行具有严重威胁,目前已经发展了多种防冰除冰方法,但每种方法都有其局限性,对于一些具有微气象、微地形特征的重覆冰地区尚未有较好的解决方法。文中考虑到扩径导线的特点和分裂导线输电线路的局限性,根据波阻抗和自然功率将分裂导线等效为单导线,并考虑电流的集肤效应,得到了等效的单根扩径导线,进而分析比较覆冰地区的分裂导线及其等效的单根扩径导线的表面电场特性。研究表明：等效前后导线截面面积相同且波阻抗一致时,扩径导线与分裂导线相比,不仅显著降低了子导线根数和输电线路的覆冰荷载,而且在扩径导线的半径等于分裂导线的等效单导线半径时,扩径导线的表面最大电场强度小于分裂导线。因此,在严重覆冰地区,采用分裂导线等效半径的扩径导线具有非常好的表面电场特性,且可显著降低冰风荷载,提高抗冰强度。     

正棒—板短间隙雷电冲击放电电压的海拔修正

多功能人工气候室内模拟高海拔地区的气压，按照IEC对棒－板间隙试验方法的要求对200mm、300mm和450mm3种正棒－板短空气间隙雷电冲击放电特性进行了系统的试验研究。根据理论分析，提出了由于气压是大气3个基本参数即温度、空气相对密度和绝对湿度的综合反映，因此可以作为表征大气条件对空气间隙击穿电压影响的特征量；根据试验结果，提出了高海拔地区的短空气间隙雷电冲击击穿电压的是相对气压的幂函数，且其特征指数小于1，并因此得出海拔每升高1km，其击穿电压下降8.7%。     

降雨对棒板(棒棒)空气间隙交流放电特性的影响

针对近年来我国输电线路频繁出现风偏闪络事故,分析认为暴雨是造成输电线路风偏闪络的原因之一。通过模拟降雨试验研究降雨强度、雨水电阻率、环境温度对棒板(棒棒)空气间隙交流放电特性的影响。试验结果表明：降雨强度、雨水电阻率均使棒板(棒棒)空气间隙交流放电电压降低,其中降雨强度对棒板空气间隙交流放电电压的影响最明显;降雨强度I=2~14 mm/min时,棒板间隙距离d=0.4、0.6、0.7 m的交流放电电压最大降低幅度分别为6.73%、6.54%、6.02%,而棒棒间隙的最大降低幅度分别为2.66％、3.22%、3.07%;降雨强度对棒板交流放电电压影响大,对棒棒影响小;暴雨情况下环境温度的升高使棒板空气间隙交流放电电压升高,其最大变化幅度为7.03%。     

不同型式绝缘子长串的直流污闪特性比较

超、特高压直流输电的发展需要对长串直流绝缘子污闪特性研究.在人工气候室内对5种型式瓷和玻璃绝缘子进行直流人工污秽试验,分析了试品的50%闪络电压U50与串长、盐密的关系及闪络电压梯度和有效爬电系数.根据5～23片绝缘子串得到试验结果,50%污闪电压与串长呈线性关系.试验结果表明:不同型式绝缘子的污秽闪络性能不同,污秽程度影响特征指数a与型式、结构和材质有关,其值在0.3～0.36间.在同一污秽度下,相同结构的玻璃绝缘子污秽性能优于瓷绝缘子;玻璃绝缘子具有比瓷绝缘子更高的沿面闪络梯度和有效爬电系数.     

XZP-210绝缘子冰闪特性与串长和布置方式的关系

为了给高海拔覆冰地区超特高压直流输电线路外绝缘设计提供技术参考,在人工气候室模拟高海拔大气条件进行了大量覆冰试验研究,根据试验研究结果,分析了XZP-210直流绝缘子串冰闪闪络电压与串长和布置方式的关系.结果表明,在污秽度和气压较低的条件下,覆冰绝缘子串的直流闪络电压与串长的线性关系较微弱,但随着海拔高度或污秽程度的增加,其闪络电压与串长基本呈线性关系.绝缘子串的布置方式对冰闪电压有明显影响:水平布置的覆冰绝缘子串具有最高的闪络电压,V型串次之,垂直串最低;不同布置方式下,气压对水平布置的覆冰绝缘子串的影响最为严重.     

110kV电压互感器瓷套交流冰闪特性及防冰闪措施

为了解覆冰对电力系统的安全可靠运行影响程度,开展了110kV电压互感器瓷套交流覆冰闪络特性试验研究,结果表明:随着覆冰程度的增加,110kV电压互感器瓷套交流覆冰闪络电压将降低,其覆冰闪络电压与覆冰质量和覆冰厚度分别满足负指数和负幂函数关系,且特征指数范围分别为0.085～0.100和0.40～0.55;110kV电压互感器瓷套冰闪电压与覆冰前污秽有关,其覆冰闪络电压与污秽满足负幂函数关系,且特征指数范围为0.21～0.26;当覆冰厚度达25mm且盐密为0.08mg/cm2及以上时,运行中的110kV互感器瓷套将发生覆冰闪络;防止110kV互感器瓷套交流冰闪的有效措施是采用增加结构高度和加装增爬裙,研究结果可为覆冰地区变电站外绝缘的选择和设计提供参考。     

湖南地区输电线路悬式绝缘子自然积污规律

利用位于湖南省电力公司500 kV输电线路上的绝缘子样品,研究典型区域悬式绝缘子的自然积污特点。根据历年来的气象数据、绝缘子每月的等值附盐密度和不可溶物密度的取样数据研究污秽颗粒粒径、降雨、季节性等因素对绝缘子表面自然积污的影响。同时,通过拟合得到了绝缘子清洗能力随降雨强度、降雨时间发生变化的指数方程。研究结果表明:黏附力和颗粒粒径直接决定颗粒在绝缘子表面持续积污的能力,且较小污秽颗粒更易于吸附绝缘子表面。     

架空输电线路地线取能方法

地线取能是电力系统输电网络中各类传感监测设备的一种供能方式。为此,文章对典型架空地线的取电原理进行了分析,建立了等效参数模型,对取电端口的等效电压、等效阻抗进行了数学推导。选择一条220 kV线路利用ATP-EMTP软件进行了仿真,研究了取能负载对地线电流分布的影响,分析了包括导线电流、接地电阻、档距范围、取能负载等因素对取电参数的影响规律。结果显示：受感应电势和地线自阻抗的限制,地线电流不超过10 A;取电电压随着取能阻抗的增大呈现增大趋势,最终稳定在27 V左右,当取能负载为2.5Ω时,获得最大取能功率为175.03 W。这些结果为后续取能器的设计提供了数据基础。     

基于流体力学原理的绝缘子覆雪三维数值模拟

输电线路覆冰积雪严重影响电网的安全稳定运行.目前的研究重点关注绝缘子覆雪放电发展过程及闪络特性.由于绝缘子结构复杂,对覆雪的增长过程缺乏系统的分析.本文基于计算流体力学原理,在不同的环境参数条件下,对XP-70绝缘子表面不同位置的雪晶颗粒碰撞特性进行了理论分析和仿真计算,在此基础上建立了绝缘子三维覆雪数值计算模型.研究表明,在气流绕流绝缘子过程中,存在降压增速和增压减速两个相反的过程;绝缘子迎风侧局部碰撞系数从前驻点处沿钢帽或伞裙向两侧逐渐减小,迎风侧伞裙边缘和钢帽处的局部碰撞系数远远大于其他位置,最大可达0.74.绝缘子表面的覆雪量随风速（v）、液态水含量（LWC）以及颗粒直径（MVD）等环境参数的增大而增大,覆雪量最大可达2.19 kg.经仿真和试验验证,局部碰撞系数最大的位置,覆雪最严重,而且试验和模型仿真结果的误差小于17%.