放电电压范文

放电电压范文（精选5篇）

放电电压 第1篇

电压互感器是电力系统中一种重要的特殊变压器, 主要将交流大电压按比例降到可用仪表直接测量的数值, 同时为继电保护和自动装置提供电源。其绝缘性能的好坏是判定互感器状况的重要因素。研究证明, 局部放电是造成高压电气设备绝缘损坏的主要原因之一, 微弱放电的累积效应会使绝缘缺陷逐渐扩大, 最终出现击穿、爆炸现象。积极开展互感器局部放电试验对及时发现互感器中的绝缘弱点和缺陷, 保证电力系统安全运行具有重要意义。2015年5月, 五凌电力公司与华北电力大学合作, 选取公司电厂中有代表性的电压互感器, 对局放试验进行了学习, 并对现场试验中部分干扰的抑制及屏蔽实验室的搭建进行了研究。

1 电压互感器现场局部放电试验

1.1 系统构成及接线

我公司进行电压互感器局放测量时, 采用传统的脉冲电流法, 由三倍频发生器和试验变压器在试品的高压端提供试验电压, 通过无局放耦合电容器和输入单元将局部放电信号取出并送至局部放电检测仪显示、判断和测量。系统接线原理如图1。

其中:三倍频发生器型号为GOZ-SBF;无局放试验变压器及耦合电容器参数分别为50KV/10KVA及1000p F/100k V;外同步模块型号为HCTX-06A;输入单元型号为HCPD-1-3;局放测试仪型号为HCPD-9108;被试电压互感器型号为JDZX3-15。

1.2 试验程序

局放试验可结合感应耐压试验进行, 即在耐压60s后不将电压回零, 直接将电压降至局放测量电压进行30s局放测量;如单独进行局放试验, 则先将电压升至预加电压 (一般是感应耐压的80%) , 停留10s后, 将电压降至局放测量电压进行局放测量。

电压互感器的局放试验程序和允许放电水平遵循《电力设备局部放电现场测量导则》中的规定。测量前, 检查试品螺栓及其紧固件应无任何松动现象, 将周围悬浮的金属物远离或接地, 减少尖端, 使用屏蔽罩减小电晕放电的干扰。

1.3 现场试验

公司在现场局放试验中, 采用放射性单点接地, 主要针对是否加入电源滤波器及隔离变压器进行了两组试验, 研究了电源滤波、隔离装置对电压互感器局部放电的影响。

试验系统中的局放检测仪及试验变压器均与配电网相连的, 当电网电能质量差时, 电网中各种高频信号均能进入试验线路干扰检测结果。如在试验系统电源侧接入电源滤波器、隔离变压器, 将配电网中的高频谐波滤除, 将大大减小电源电压波形畸变。二者同时使用, 干扰抑制效果更好。

1.3.1 无隔离、滤波装置。

局放系统回路如图1, 接通试验电源, 未升压下测得背景噪声约100p C。《电力设备预防性试验规程》中规定, 背景噪声≤被试品放电量最大允许值的50%, 而被试品允许局部放电量最大为50p C, 背景噪声远超允许范围, 继续进行局放试验, 放电波形淹没在干扰波形中, 无法读取放电数据。

1.3.2 有隔离、滤波装置。

试验主回路的三倍频发生器电源端增加了隔离变压器和电源滤波器, 测量回路局放仪的电源端增加了隔离滤波器。接通试验电源后, 测得背景噪声为10p C, 说明通过电源进入测量系统的干扰得到显著抑制。继续升压, 可以进行局放试验, 但测得的结果不算太理想。检测系统增加隔离、滤波装置只是把电源的干扰降到最低, 检测结果中依然含有空间干扰分量, 要取得更好的检测结果, 需建立具有良好屏蔽效果的屏蔽实验室, 抑制各类电磁波干扰。

2 屏蔽实验室的建设

我公司搭建的屏蔽实验室完全符合《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》的规定, 局放背景能达到2p C以下, 接地电阻小于0.5Ω。

屏蔽室内设备电源采用低泄漏电流的电源滤波器, 插入衰减能力与屏蔽室综合效能一致。局部放电试验系统的接地有单独的接地回路。屏蔽体与大地相连, 形成电气通路, 屏蔽地的电阻小于等于1欧, 屏蔽壳体采用单点接地。屏蔽室内所有电气设备, 包括辅助设备, 外壳均接地, 机房内保护地的地阻小于等于4欧。屏蔽室通风系统采用屏蔽室专用通风波导窗, 其插入损耗与屏蔽室指标相应。

试验时所有设备均处于一屏蔽室内, 局放试验回路中含隔离、滤波装置, 接通电源, 测得背景噪声为0.5p C, 说明屏蔽实验室将外来的电磁干扰屏蔽在外, 继续加压能取得理想的局放测试结果。

3 现场及屏蔽实验室局放数据对比

为了比较现场和屏蔽实验室不同条件下电压互感器局放检测结果的不同, 我公司对碗米坡电厂5台发电机出口电压互感器分别进行了现场和屏蔽实验室的局放试验。对所有互感器进行耐压试验后, 将电压值降低到局放电压测试值, 30s内进行局放数据采集。具体试验数据如表1所示:

数据对比显示, 现场与屏蔽实验室检测数据基本一致, 但现场数据总比屏蔽实验室中数据稍大, 原因是现场试验环境复杂, 虽滤除了电源干扰, 但存在的各种空间干扰 (例:发电机励磁脉冲, 无线电干扰信号) 使放电量突变, 极容易使经验不足的检测者对测试结果产生误判, 因此, 建立屏蔽实验室很有必要。另外序号为SP09141-5的电压互感器出现轻微的放电, 将该不合格试品与其它合格试品组合进行平衡法测量, 确认是其内部绝缘存在问题。

4 结束语

(1) 现场局放试验中, 在尽量排除其他干扰因素的前提下, 对比有无滤波、隔离装置对局放试验的影响, 结果显示, 检测系统增加滤波、隔离装置能大大降低电源的干扰。 (2) 虽然电源滤波、隔离装置能大大改良局放检测结果, 但现场环境中仍存在难以避免的空间干扰, 经验不足的检测工作者很容易在读数时对检测结果产生误判, 要从根本上消除空间干扰, 获得满意的检测结果, 需要建立屏蔽实验室。

摘要：局部放电是造成电压互感器绝缘损坏的主要原因, 积极开展电压互感器局放试验可预防重大电力事故, 保证电力系统安全运行。文章以型号为JDZX3-15的电压互感器为试验对象, 通过比较得出, 检测系统增加隔离、滤波装置能大大降低电源的干扰;使用屏蔽实验室能有效隔离外界各种空间干扰, 提高局放检测精度。

关键词：电压互感器,局部放电,电源干扰,屏蔽实验室

参考文献

[1]DL/T417-2006.电力设备局部放电现场测量导则[S].

[2]DL/T596-1996.电力设备预防性试验规程[S].

放电电压 第2篇

瞬态火花放电 (transient spark) , 作为一种新型的放电形式, 由Machala首次提出[3], M.Janda领导的科研小组对其进行了大量研究[4—10], 目前已得到广泛应用。瞬态火花放电是一种由流注放电诱导的短脉冲放电, 其典型特征是放电电流脉冲短, 电流大, 重频高。研究结果表明, 瞬态火花放电由于其电流脉冲短, 相对于常规火花放电, 能量利用率高, 且能产生很多的活性基团, 如激发态原子 (O*, N*) , 激发态分子 (N2+) 和离子 (N2+*) , 气体温度低 (500~1 500 K) 。而这些活性基团对于燃烧、污染物处理都是非常重要的。

瞬态火花放电特性同电极结构、电极间距、气体种类以及放电压强和电源类型有着密切关系, 因此研究电源类型以及电极结构等因素对瞬态火花放电的影响具有很重要的指导意义。本文通过采用交流电源、同轴电极结构实现了交流电源下瞬态火花放电, 并改变电源的占空比和脉冲频率, 测量放电的电压电流信号, 对其进行了分析。

1实验系统与参数设置

实验设备主要由毫秒等离子体激励电源CTP2000K, 同轴电极放电装置, 电压电流探针和摄像机组成。放电电压和电流分别采用Tektronix公司的高压探针P6015A和TCP0030电流探针测量, 使用Tektronix公司的数字示波器DPO4004B采集。

采用CTP-2000K毫秒脉冲等离子体电源进行同轴放电实验, 电源输出为正弦波, 且0~30 k V可调, 放电频率6~40 k Hz连续可调, 脉冲频率10~1 000 Hz可调, 占空比1%~100%可调。同轴电极内电极直径为5 mm, 外电极直径为12 mm, 其中内电极为螺纹形状。

2实验结果

2.1瞬态火花放电图像

在实验中, 放电伴随着吱吱的声音, 这是由于放电瞬时穿过放电间隙, 焦耳热的释放所引起的压力变化所致。为了实现交流瞬态火花放电, 采用的内外电极的曲率半径之比小, 流注放电的时间极短, 出现瞬态火花放电, 如电压继续加大, 放电就会转化为电弧放电。在拍摄的气体放电视频中发现流注的三类过程:由内向外, 由外向内以及在间隙中, 这与常规火花放电是类似的, 即在阴极和阳极之间的放电间隔中, 任何地方发生的流注都能够扩展[11]所致。

通过调节内电极, 尽量使内外电极间的间隙相等, 图2为占空比为40%, 电源频率为20 k Hz, 脉冲频率为1 000 Hz时的放电图像, 其中曝光时间为1/6 s, 从图2中可以看出, 较针-板结构, 同轴电极结构可以产生大面积的瞬态火花放电, 放电通道由许多明亮的放电细丝组成。由于阴、阳电极表面状况等因素的影响, 使得某些通道易发生放电或放电强度较强, 从图中可以看出放电主要存在3部分主放电通道。同时, 在内外电极上存在呈现多个红色的高温斑点, 这是由于正流注到达阴极时, 在阴极上电离的气体同电离的气体通道相接触形成的。

2.2不同占空比下放电特性

在电源脉冲频率为1 000 Hz时, 占空比分别为10%、60%、80%下进行实验, 将电压调至7 k V左右, 测得的电压电流波形如图3所示。

2.3不同脉冲频率下电压电流特性

在占空比为40%时, 电源脉冲频率分别为300 Hz、600 Hz、800 Hz进行实验, 将电压调至7 k V左右, 测得的电压电流波形如图4所示。

3结果分析

3.1瞬态火花放电的动态特性分析

图3为不同占空比下的瞬态火花放电电压电流波形, 可以看出放电的可重复性好, 电流呈现脉冲特性。

图5为占空比为40%时同轴电极在一次电流脉冲下正向和负向电压击穿下的电流变化。如图5 (a) 、 (b) 所示, 电流脉冲的持续时间约为50 ns, 峰值约为20 A。在电压达到击穿电压7.35 k V前的很短一段时间, 电极间属于流注放电, 是瞬态火花放电前的预电离阶段, 在实验中并未发现明显的流注向火花放电的转变信号, 可能是由于所采用电极结构曲率半径小, 转变时间短, 流注的放电电流位于瞬态火花放电的起始阶段, 无法分辨出转变信号;达到击穿电压后同轴电极间的空气被击穿, 电源能量注入到间隙中的气体内, 内外电极间的电阻迅速降低, 电压迅速下降, 电流迅速上升, 这是火花放电的明显特征。在火花放电过程中, 电极间隙导电性很高, 接近于短路, 电源工作在非谐振状态[12], 电压发生严重扭曲, 随着放电过程的完成, 电压逐渐恢复至正弦曲线形状。随后进入下一次放电, 由于放电所产生的剩余电荷去激发的时间[13]在10-5s量级, 激发态的粒子恢复到初始状态的时间约为10-3s, 残余离子恢复到初始状态的时间大约需要1 s, 从图5 (a) 中看出两次放电的时间间隔约为0.07 ms, 因此放电间隙中的剩余粒子会产生记忆效应, 另一方面, 由于放电形式为火花放电, 首次放电产生的热量会影响间隙的负载特性, 两者的综合作用导致下次放电的放电电压降低至约4.43 k V。为了说明前面的放电会影响下次放电, 选取了放电中的一组电压波形, 如图5 (c) 、 (d) 所示, 在负向前, 正向电压在7 k V时仍未击穿, 而在负向击穿后, 后续的正向击穿电压在约4.2 k V发生击穿, 验证了前面的结论。

图5 (e) 为放电电流与瞬时放电功率的动态波形, 可以看出, 电流脉冲的形成存在很短的延迟时间 (定义为瞬时功率最大值与放电电流最大值之间的时间差) 为10 ns, 这是雪崩发展到一定程度后形成流注, 进而诱导瞬态火花放电的时间[11]。仔细观察, 还会发现, 在电流达到最大值以后, 瞬时功率会变为负值, 这是由于在放电过程中, 放电间隙的负载特性经历了三个阶段:电容—电阻—电容, 当瞬时功率大于零时, 外电路向放电间隙输入能量, 瞬时功率小于零时, 能量从放电间隙流出外电路。

在一个周期内第一次脉冲电流幅值大于后续电流的, 这是由于后续放电时击穿电压小, 所形成的间隙内的场强小, 而延迟时间相当, 因此积聚的能量小, 释放出的电流小。

图5 (f) 为负向击穿电压击穿的放电的电压电流波形。对比图5 (a) 、 (d) 可知, 正向电压击穿和负向电压击穿的放电特性基本相同。

3.2不同占空比和不同脉冲频率下瞬态火花放电特性分析

从图3中可知, 随着占空比的增大, 一个周期内放电电流峰值数目逐渐增多。通过分析一个周期内正、负电压击穿的形式, 可以发现放电存在一定的随机性, 与单次放电相同, 这种随机性是由剩余电荷和负载特性发生变化共同作用影响的。图6为占空比为40%时在一个周期内瞬态火花放电中出现放电形态最多的两种形式, 放电形态具有一定的延续性。首次放电的产生的空间电荷和负载特性的变化会影响下一次的放电形式, 由于电源工作在非谐振状态等因素, 也会出现其它的放电形式, 但总体来说, 其出现的概率较小。同时在实验中发现随着占空比的增大, 周期之间放电形态先是表现出相似, 而后表现出随机性, 最后又表现出相似, 原因在于占空比很小时, 负载特性对放电形态的影响占主要因素, 电极间隙容易恢复到与前一次放电相同的状态, 因此放电形态相似;随着占空比的增大, 负载特性与空间电荷的共同影响, 造成放电存在一定的随机性;占空比很大时, 空间电荷对放电形态的影响占主要因素, 导致两次放电形态相似。

从图4中可以看出, 随着脉冲频率的增加, 周期变长, 一个周期内的放电通道增加, 电流峰值变化不大, 这是由于电源的放电频率未发生变化, 故脉冲频率越低, 每个周期内的波形数增加, 放电次数增加。在占空比为40%时, 随着脉冲频率的增加, 规律变化不太明显, 在于空间电荷和负载特性变化的复杂性, 还需对占空比和脉冲频率对放电形式的影响做进一步的研究。

4结论

本文研究了交流电压下同轴电极瞬态火花放电特性, 通过测量电压电流, 得出如下结论:

(1) 在外、内电极直径比为2.4时, 放电由流注放电转化为瞬态火花放电, 负向击穿和正向击穿特性基本相同。

(2) 对放电的动态电压电流波形进行了分析, 发现每个周期后续放电的击穿电压小于首次的击穿电压, 这是由于首次放电产生的空间电荷和放热引起的负载特性变化共同影响的结果。

(3) 瞬态火花放电存在一定的随机性, 随着占空比的增大和脉冲频率的降低, 每个周期内的放电次数增多。随着占空比的增大, 周期间的放电形式会经历三个阶段:相似—随机性—相似;而在占空比为40%时, 脉冲频率对周期间的放电形式的影响规律不明显, 下一步还需对这种影响规律做进一步的研究。

摘要：近年来瞬态火花放电由于可以产生高密度、高能量电子, 为等离子体化学提供更多的活性粒子受到了广泛关注;并已成功应用于环境治理和生物医学。为了进一步研究瞬态火花的放电特性, 采用了交流电源和同轴电极实现放电。通过采集放电的电压和电流, 研究了其在不同占空比和不同脉冲频率下的放电特性。结果表明, 在外、内电极直径比为2.4时, 放电呈现脉冲放电的形式, 从流注放电转化为瞬态火花放电, 其典型特征是电流脉冲短, 放电电流大;与常规火花放电相似, 放电通道之间任何地方的流注都能扩展;由于首次放电产生的空间电荷和放热引起的负载特性变化的共同影响, 每个周期内后续放电的击穿电压小于首次的;随着占空比的升高和电源脉冲频率的降低, 放电通道增多, 周期间的放电形式呈现一定的规律变化。

放电电压 第3篇

IEC60060-3标准推荐现场使用振荡型雷电冲击电压作为现场雷电冲击耐压试验波形,而且定义了振荡型雷电冲击电压的波形参数,例如波前时间、半峰值时间和振荡频率[1,2,3,4]。振荡型雷电冲击电压可以利用传统冲击电压发生器和空心电感产生,其效率能达到170%,而传统冲击电压发生器产生的雷电冲击电压,其效率低于100%。因此,在产生相同幅值的冲击电压下,振荡型雷电冲击电压发生器的体积和重量远远小于传统的冲击电压发生器。所以,振荡型雷电冲击电压发生器特别适合现场雷电冲击耐压试验。

油纸绝缘是大型电力设备使用最多的绝缘结构之一,例如电力变压器、电抗器和电力电容器等。一方面,由于制造、运输、安装、使用和其他不可预测的事故,都会在油纸绝缘结构中产生气隙绝缘缺陷;另一方面,局部放电试验被广泛用于电力设备绝缘状态监测,是一种可靠的绝缘状态评估方法。因此,在振荡型雷电冲击电压下,利用局部放电试验评估油纸绝缘的绝缘状态越来越受到国内外研究人员的关注。文献[5,6,7,8]研究了振荡型冲击电压发生器的参数设计和振荡型冲击电压局部放电测量系统。文献[9,10,11,12,13]研究了振荡型冲击电压下,GIS典型缺陷局部放电特性,得到了局部放电的典型波形,但是并没有对振荡型冲击电压下局部放电分析方法进行深入研究。

本文研究了在振荡型雷电冲击电压下,油纸绝缘气隙缺陷模型的局部放电特性,建立了一台振荡型雷电冲击电压发生器,利用高频电流传感器(HFCT)测量振荡型雷电冲击电压下的局部放电。针对正负极性和不同振荡频率的振荡型雷电冲击电压,研究了油纸绝缘气隙缺陷模型的局部放电特性[14,15,16,17]。

1 振荡型雷电冲击局放测量系统

振荡型雷电冲击电压发生器及局部放电测量系统如图1所示。调压器调节直流充电电压,试验变压器产生工频高电压,C0为支撑电容,倍压电路给主电容C1充正或负极性的直流电压;波头电阻R和波尾电阻Rt由无感的玻璃釉电阻器组成;调波电感La为空心电感器;C2为负载电容;C3为气隙缺陷模型的电容。利用电阻分压器测量主电容C1的充电电压,利用电容分压器测量振荡型雷电冲击电压波形。利用Techimp公司的高频电流传感器测量局部放电,其灵敏度是17 mV/mA。示波器TEK4054记录振荡型雷电冲击电压和局部放电信号。油纸绝缘气隙缺陷模型如图2所示。

2 试验结果及分析

2.1 负极性振荡型雷电冲击局部放电测量

在2种不同振荡频率的负极性振荡型雷电冲击电压下,测量油纸绝缘气隙模型的局部放电。主电容C1的充电电压逐步提高,振荡型雷电冲击电压的幅值也逐步提高,由此步骤就能得到局部放电起始电压。图3是典型负极性振荡型雷电冲击电压下,局部放电脉冲电流的波形图。

由图3可知,局部放电脉冲电流的上升时间在10～13 ns,持续时间大约200 ns。图4为负极性振荡型雷电冲击电压下,局部放电时间序列谱图。

图4中,圆点表示局部放电脉冲电流的幅值。负极性振荡型雷电冲击电压波形参数,例如波前时间、半峰值时间和振荡频率,符合IEC60060-3标准的要求。由图4可知,一方面,局部放电的幅值和个数随着振荡型雷电冲击电压幅值的提高而增加,局部放电首先出现在负极性振荡型雷电冲击电压的下降沿,随着振荡型雷电冲击电压幅值的增加,在上升沿出现了正极性的局部放电脉冲,这是气隙逆放电现象。另一方面,振荡频率对局部放电特性影响不大,振荡频率为77 kHz和105 kHz的局部放电起始电压分别为22.5 kV和19.8 kV。

2.2 正极性振荡型雷电冲击局部放电测量

把倍压电路充电电压转换为正极性,振荡型雷电冲击电压发生器就能产生对应的正极性振荡型雷电冲击电压。图5是典型正极性振荡型雷电冲击电压下,局部放电脉冲电流的波形图。

由图5可知,在正极性振荡型雷电冲击电压下,局部放电脉冲电流的上升时间在10～13 ns,持续时间为250～300 ns,正负极性局部放电脉冲电流的波形差别较大。图6为正极性振荡型雷电冲击电压下,局部放电的时间序列谱图。

在图6中,正极性振荡型雷电冲击电压波形参数与负极性相同,符合IEC60060-3标准要求。正极性振荡雷电冲击电压下,在电压幅值较高时,同样出现了气隙逆放电现象,即有负极性局部放电脉冲出现。

2.3 试验结果分析

图7为振荡型雷电冲击电压幅值与局部放电脉冲个数关系曲线。从图7可以看出,随着振荡型雷电冲击电压增加,局部放电的个数也随之增加,极性和振荡频率对局部放电个数的影响较小,振荡型雷电冲击电压幅值与局部放电个数呈正比例关系。

在正极性和负极性振荡型雷电冲击电压下,都出现了与施加极性相反的局部放电脉冲电流,即都出现了气隙逆放电现象,这一现象是油纸绝缘气隙缺陷的典型特征。

3 结语

本文研究了振荡型雷电冲击电压下,油纸绝缘气隙模型的局部放电特性。试验结果表明极性和振荡频率对局部放电特性影响较小,振荡型雷电冲击电压幅值与局部放电个数呈正比例关系。

摘要：研究了基于IEC60060-3标准的振荡型雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电特性,建立了1台符合IEC60060-3标准的振荡型雷电冲击电压发生器,它能够产生各种类型的振荡型雷电冲击电压波形,正负极性可调。利用高频电流传感器(HFCT)测量振荡型雷电冲击电压下的局部放电,结果表明,振荡型雷电冲击电压的极性和振荡频率对局部放电特性的影响很小,且其幅值与局部放电个数呈正比例关系。

放电电压 第4篇

关键词：绝缘子,工频,冲击,合成叠加试验

1 前言

绝缘子闪络是输电线路跳闸的主要原因, 排除污闪的因素之外, 跳闸的主要导致因素就是雷击线路导致的绝缘子闪络放电。闪络放电时, 其作用在线路绝缘子上的电压类型为工频电压叠加雷电冲击电压。

2 试验原理及试验方法

试验电气原理如图1所示:绝缘子的一端接地, 另一端持续施加工频电压, 冲击发生器使用相位跟踪装置来控制冲击电压的施加时间, 可以在工频的零值、正峰值、负峰值等不同的相角时刻施加冲击。

试验方法为:首先固定工频电压的幅值, 试验采用单片绝缘子工频电压有效值调整为20 k V, 然后再调整冲击电压的触发相位, 分别在工频的0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°触发。标准雷电波的电压波形为1.2/50μs, 其幅值为200k V, 如图2所示:

3 试验结果及分析

分压器采用冲击电压分压器, 此分压器可同时测量工频和冲击电压, 工频叠加冲击的试验波形如图3所示:波形1为工频叠加的冲击波形图, 波形2是相位跟踪装置的内部电源参考电压, 在本文试验分析中不予考虑。

调整冲击电压的峰值, 在不施加工频时, 加压端对地的电压Up-0的幅值为200 k V, 在叠加了20 k V的工频电压时, 在工频90° (正峰值) 和270° (负峰值) 施加, 其Up-0的幅值仍然为200k V, 由此可以推断:在雷电冲击峰值高于工频电压的峰值时, 绝缘子单端对地 (工频叠加冲击) 的电压值为冲击电压峰值。试验结果如下表所示:

冲击电压对工频电压的影响:在冲击电压远远高于工频电压的情况下, 如果绝缘子沿面不闪络, 其工频电压的波形会出现叠加的脉冲, 而没有跌落为0, 当冲击电压导致绝缘子闪络时, 工频电压持续一定时间的跌落见图3。

工频电压对冲击电压的影响:以20 k V工频叠加200 k V的冲击为例:以0°、90° (正峰值触发) 、270° (负峰值触发) 比较有代表性的工况为例:在0度时施加冲击, 工频电压为0, 冲击电压的波形不受工频电压的影响, 其上升从零值基线开始, 峰值为200 k V;当在90°触发时, 冲击电压的对零基线峰值仍然不变 (200 k V) , 但是电压开始上升的基线为28 k V (工频峰值) ;当在270°触发时, 冲击电压的对零基线峰值仍然不变 (200 k V) , 但电压开始上升的基线为-28 k V (工频负峰值) , 如图6~图8所示。

从试验中得出结论:绝缘子在承受工频叠加冲击电压时, 其加压端对地的电压值由冲击和工频值电压较大的决定。由此也可以将此概念推广到线路绝缘子, 当线路绝缘子遭受雷击时, 其雷击跳闸的概率跟雷击的时间无关, 也就是说在正峰值或负峰值发生雷击无关, 其主要还是取决于雷电冲击的幅值及极性。

4 结束语

文中通过试验验证了线路中带电运行的绝缘子在遭受雷击时所承受的电压幅值跟雷电冲击电压值的关系, 当雷电冲击电压低于工频电压峰值时, 两中电压的叠加值不会高于工频电压的峰值, 此种雷击对线路绝缘不会有威胁;当雷击电压高于工频电压时, 线路绝缘子承受的最高电压为雷电电压, 雷电压的峰值和极性决定了外绝缘的耐受特性, 跟雷击瞬态时工频电压的相位 (正负值) 无关。

对超高压、特高压的电压等级, 由于电晕特性比较明显, 不可忽略的是工频预电压对外绝缘闪络的影响, 因此, 在超高压、特高压的电压等级下, 工频叠加雷电冲击的外绝缘闪络特性不仅由冲击幅值决定, 同时也会受到工频相位的影响, 工频预电压的作用会降低外绝缘闪络的冲击幅值。

参考文献

[1]GB/T16927.1-2011.高电压试验技术第一部分:一般试验要求[S].

[2]GB/T16927.2-2011.高电压试验技术第二部分:测量系统[S].

[3]李小建.不同500 kV线路悬式绝缘子电气特性对比试验[J].高电压技术, 2004, 12.

[4]王黎明, 刘虹, 关志成, 等.直流预电压作用下绝缘子冲击击穿特性[J].高电压技术, 2000, 10.

[5]黄文武, 文习山, 胡广生, 等.人工污秽绝缘子工频下叠加雷电冲击的闪络特性研究[J].高压电器, 2005, 1.

放电电压 第5篇

随着城市线路走廊越来越紧张,城市电网电缆化水平越来越高,其中110 k V电缆在城市电网应用也越来越普遍,而电缆在运行过程中不仅要承受严苛的电气应力而且还面临气候和外力破坏等因素的影响[1],对电缆的金属护层的接地方式及运行故障原因进行诊断,并采取针对性的预防性措施[2,3,4,5],对确保电缆线路的运行可靠性具有重要意义,本文针对一起110 k V电缆护层感应电压过高或悬浮电压而导致的放电故障进行了分析。

1 线路基本情况

JS线江城变———1号杆全长430 m,分为两段:

1)JC变—保护箱:130 m,电缆型号64/110 k V YJLW03-1*1 000 mm2,电缆厂家为宝胜普睿司曼;该段电缆为220 k V JC变配套出线工程配送,投运时间:2015年6月26日。

2)保护箱—1号塔:300 m,电缆64/110 k V YJLW03-1*1 000 mm2;浙江万马产品;该段电缆为原1995菀松线在TH新城改造段电缆,投运时间:2014年7月6日。其中距1号杆100 m处,于2015年6月中旬抢修1次,安装直通接头1套。

2 故障经过

2.1 故障情况

2015年8月18日上午巡视发现110 k V19K1JC线电缆在距220 k V江城变130 m处A相中间电缆头北侧电缆护套对地有间歇性严重放电声。JS在下午16点停电退役。

2.2 现场情况

8月19日运维检修部、电缆运检室、WJ运维站、某电网电力设计院、WJ设计室、电缆厂家、电缆头厂家、施工单位到现场分析,初步判断故障原因为:保护箱—1号塔电缆段绝缘头处为保护接地,1号杆处为保护接地导致金属护套未有效接地,产生数千伏悬浮电压,击穿A相电缆外护套及B、C相护层保护器,对地严重放电。

2.3 故障处理

针对此缺陷,WJ运维站的两个抢修方案为:方案1:19K1江松线电缆在距江城变130 m处的中间头向北至19K1江松线1号杆的电缆全部更换。方案2:电缆厂家对电缆外绝缘进行修复,修复结束后,由于江城变侧为GIS设备,不便进行电缆试验,与调度沟通协调后,直接对该段电缆进行空冲,如具备运行条件,则将该段电缆待用(19K1江松线负荷正常由松陵变供,遇有需要时再改江城变供,启动该段电缆)。目前WJ运维站初步确定采用方案(二)。

3 原因分析及危害

3.1 接地方式与感应电压计算

根据《电力工程电缆设计规范》,此电缆属于短段电缆情况,应采用一端直接接地另一端经保护接地方式,按设计要求正确的接地方式可如如图1所示:经理论计算此段电缆金属护层不接地状态下带电运行时金属护套悬浮电压将达到6.2 k V。所以B、C两相的护层保护器长期在过高压作用下击穿损坏,而A相在外护套绝缘薄弱处发生击穿放电。

3.2 悬浮电压危害分析

1)电缆外护套和主绝缘击穿。运行时间长的电缆外护套绝缘性能劣化严重或者在施工中外护套受到损伤,在数千伏的悬浮电压作用下,很可能发生击穿,击穿过程相当于金属护层对地电容瞬时对地放电。接地电阻越小,放电电流越大;电缆长度越长,该电容值越大,放电电流也越大。放电过程中金属护层通过击穿通道形成单端接地,悬浮电压消失,若金属护层不能有效接地,金属护层对地电容将会重新充电,并反复对地放电,造成放电点局部温度急剧升高(本次缺陷中的A相对地放电就是此种情况,所以巡视检查时听到间歇性放电声音)。缺陷若得不到及时处理,最终将导致电流主绝缘发生热击穿。

2)引起火灾。金属护层对地放电,会产生很高的温度,也很可能有放电火花,不仅会损毁支架或护层保护器,若通道周围有易燃物,甚至会引发火灾,影响到其他运行电缆,造成大规模停电事故。

3)电缆接头局部温度升高。金属护层对地反复放电,产生的热能,通过接地电缆或同轴电缆的热传导,绝缘接头接地引出端子处温度也将持续升高。导致电缆附件温度上升,严重时甚至导致电缆附件故障。

4 预控措施

根据今年某电网电缆整体运维任务重,而电缆专业运维力量相对不足,设计、建设施工、日常运维等各方面工作有待提高,特别是各运维站情况较为突出。在接下来的工作中应做到以下几点:

1)全面排查,消除隐患。对所有电缆护层接地系统进行全面排查,通过外观检查、金属护层环流及感应电压检测等手段检查金属护层接地系统的完好性。对排查出来的缺陷及时制定方案消缺。

2)加强培训,提升电缆管理人员专业水平。目前的情况来看,电缆专业管理的薄弱主要原因为专业技能、管理人才的缺乏,因此需加强培训,提升电缆管理人员专业水平。

3)严格落实电缆及通道运检规范要求。

4)逐步安装在线监测装置,提高智能化水平。可逐步采用智能接线箱,对接地环流、金属护层感应电压等运行数据进行监测和超标报警,并实现防盗报警(震动报警、倾斜报警等,可设置多个报警防区),可有效防止接线箱内金属连接件或接地线被盗。

摘要：针对一起110 kV电缆线路护层感应电压过高而导致的放电事故进行了分析,首先对故障线路进行了巡视和检查,结合电缆线路的布置及接地方式对护层感应电压进行了计算,分析了悬浮电位对电缆运行安全的危害并提出了相应的防护建议,可为电缆的运行与维护提供一定的借鉴意义。

关键词：电缆线路,110 kV,护层,感应电压,放电故障,对策

参考文献

[1]李学斌,李会吉.110 k V电缆终端绝缘油老化引起的故障分析[J].电气技术,2015(1):75-77.

[2]王永生.高压电缆故障分析判断与故障点查找[J].机电信息,2014(21):25-26.

[3]陈姝敏,杨兰均,张乔根,等.110 k V电缆护层连接方式对护层过电压的影响[J].高电压技术,2006,32(3):37-39.

[4]刘立灿.110 k V电缆护层交叉换位故障的分析与处理[J].电工技术,2014(3):35-36.