论文部分内容阅读
随着我国经济的快速发展,电网规模不断扩大,越来越多的输电线路需要穿越紫外辐射强烈的高海拔地区。因此,揭示地表太阳紫外辐射对电力系统外绝缘放电特性的影响对于强紫外辐射地区输电线路外绝缘设计和运行安全有着重要的意义。有学者提出,这种强烈的紫外辐射可能会对输电线路的电气外绝缘放电特性产生影响,但尚未见到这方面的系统研究。本文在实验室研究了地表紫外辐射对“棒-板”空气间隙和不同材质绝缘子放电特性的影响,以期为强紫外辐射地区输电线路外绝缘设计提供试验基础和理论支撑。 本文采用试验研究和理论分析相结合的方法对这一问题进行研究。首先,统计研究了国内外地表太阳紫外辐射状况,得到地表紫外辐射的强度及波段参数,提出试验室人工紫外模拟方法和紫外影响下外绝缘放电特性的试验方法。在试验研究阶段,研究了紫外辐射对“棒-板”空气间隙正/负极性操作冲击放电电压和伏秒特性的影响。为了探究紫外辐射对放电起始阶段的影响,研究紫外辐射对“棒-板”空气间隙工频和正/负极性直流放电电压和电晕放电的影响。之后,研究了紫外辐射对绝缘子工频、正/负极性直流和操作冲击放电电压和伏秒特性的影响。最后,从机理上对试验结果进行分析和解释。 本文的主要工作及取得的创新性成果如下: ①统计研究各地紫外辐射强度和波段范围,得到地表紫外辐射随海拔增长的变化规律。选择合适的紫外光源,用以模拟地表紫外辐射。借鉴已有的外绝缘试验方法,提出紫外辐射对外绝缘放电影响的试验方法。 ②通过大量试验,在实验室研究了紫外辐射对铜、铁、铝三种不同材质的“棒-板”空气间隙操作冲击放电电压和伏秒特性的影响。结果表明,在紫外照射下,铜、铁、铝“棒-板”空气间隙操作冲击放电电压变化幅度小于5%;对比有、无紫外照射的两种情况下,铜、铁、铝“棒-板”空气间隙操作冲击伏秒特性点没有发生明显的位移。 ③研究了不同气压下紫外辐射对铜、铁、铝三种不同材质的“棒-板”空气间隙工频和正/负极性直流放电电压的影响。结果表明,在紫外照射下,铜、铁、铝“棒-板”空气间隙工频和正/负极性直流放电电压表现出无明显规律的波动,变化幅度均小于8%。为了更进一步探究紫外辐射对“棒-板”空气间隙放电起始阶段的影响,也研究了常压下紫外辐射对铜、铁、铝“棒-板”空气间隙电晕放电的影响。结果表明,在紫外照射下,铜、铁、铝“棒-板”空气间隙的起晕电压呈无规律的变化,最大变化幅度仅为1.4%;电晕放电的放电量、放电脉冲数和放电间隔时间也没有呈现出明显的变化。 ④在不同气压下,研究了紫外辐射对瓷、玻璃和复合绝缘子的工频、直流放电电压的影响。在常压下,研究了紫外辐射对瓷、玻璃和复合绝缘子的操作冲击放电特性的影响。结果表明,在紫外照射下,瓷、玻璃和复合绝缘子的工频、直流和操作冲击闪络电压变化幅度小于5%;绝缘子操作冲击放电伏秒特性没有出现规律性的不同。 ⑤通过理论研究,从紫外辐射对空气、金属的电离作用和对放电过程的影响三个方面对试验结果进行分析。研究发现,地表紫外辐射对空气和暴露在空气中的铜、铁、铝和锌没有电离作用,无法从放电过程产生的粒子中电离出电子。放电过程中,作用在放电通道上的紫外辐射能量小于空气粒子电离所需之比小于4‰,间接证明了地表紫外辐射无法对放电过程产生明显影响。