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對電力工程輸電線路中電氣以及實驗的探討
針對某地區(qū)110kV 輸電線路復合絕緣子安裝方式設計了4種并聯(lián)間隙方案，包括3種直線串方案和1種耐張串方案。直線串方案一參照已有運行經(jīng)驗的角形招弧角進行改動，保留復合絕緣子原有的均壓環(huán)；直線串方案二采用環(huán)形招弧角替代原有的均壓環(huán)，招弧角同時起均壓作用。直線串方案一和方案二都需更換改制的碗頭和球頭，直線串方案三不必更換改制的球頭、碗頭，采用角形招弧角直接固定在絕緣子上，為增大工頻電流通流能力，上、下電極均采用引流線。耐張串并聯(lián)間隙的安裝需利用三角連板操作孔，但不必解開耐張串，縮減了現(xiàn)場安裝的工作量。
2 可見電暈和無線電干擾試驗
輸電線路安裝的各種金具，其可見電暈和無線電干擾特性是一項重要指標。對于輸電線路用并聯(lián)間隙裝置，其設計也應滿足可見電暈和無線電干擾特性要求。直線串方案二和方案三不采用復合絕緣子的均壓環(huán)，為驗證電極的均壓效果，本次分別對這2種型式的并聯(lián)間隙進行了可見電暈和無線電干擾特性試驗。
2．1 試驗方法
2．1．1 可見電暈試驗
試驗時，升高電壓至用夜視儀能觀察到試品出現(xiàn)可見電暈，維持 5min，此電壓即為“電暈起暈電壓”; 然后緩慢降低電壓使電暈消失，再維持5min，記下此時的電壓，即為“電暈熄滅電壓”。上述過程重復5次，并取平均值。
2．2．2 無線電干擾電壓試驗
將試驗電壓升至規(guī)定值，然后用無線電干擾儀測試試品產(chǎn)生的1mHz的無線電干擾電壓( RIV) 。
2．2 試驗結果
當工頻試驗電壓升高到100kV時( 大于規(guī)定試驗電壓(87．6kV) ) ，并聯(lián)間隙的上、下電極仍未見可見電暈，說明并聯(lián)間隙的可見電暈性能滿足國家標準要求。在2組試驗中，分別記錄了并聯(lián)間隙上的起暈電壓和熄滅電壓，如表1所示。
同時進行了無線電干擾特性試驗。當工頻試驗電壓升高到100kV時( 大于規(guī)定試驗電壓(87．6kV) ，復合絕緣子用并聯(lián)間隙在1MHz下的無線電干擾電壓分別為126μV 和141μV，小于規(guī)定值(1mV) ?？芍⒙?lián)間隙的無線電干擾性能滿足國家標準要求。
3 雷電沖擊放電電壓及伏秒特性試驗
并聯(lián)間隙裝置要保證其雷電沖擊放電發(fā)生在并聯(lián)間隙裝置上，同時又不會造成線路雷擊跳閘率明顯升高，為此進行了雷電沖擊50%放電電壓和雷電沖擊伏秒特性試驗，以驗證并聯(lián)間隙裝置的雷電放電性能是否滿足要求。單、雙聯(lián)絕緣子的雷電沖擊50%放電電壓和雷電沖擊伏秒特性相差不大，故只進行雙聯(lián)絕緣子安裝并聯(lián)間隙的雷電沖擊50%放電電壓和雷電沖擊伏秒特性試驗。絕緣子串按2種型號考慮，分別為FXBW4－110/100－1340和 FXBW4－110/100－1240。安裝并聯(lián)間隙裝置后，復合絕緣子雷電沖擊50%放電電壓試驗結果如表2所示。試驗過程中觀察到安裝并聯(lián)間隙后，放電路徑均在并聯(lián)間隙上。
從表2可見，復合絕緣子安裝并聯(lián)間隙裝置后，雷電沖擊50%放電電壓均低于不安裝并聯(lián)間隙裝置時的數(shù)值。2種型號的復合絕緣子，安裝并聯(lián)間隙裝置后雷電沖擊伏秒特性均低于不安裝并聯(lián)間隙裝置時的數(shù)值。安裝并聯(lián)間隙裝置后，雷電沖擊 50% 放電電壓和雷電沖擊伏秒特性降低了15%～20%。這主要是由于并聯(lián)間隙裝置減小了絕緣距離；另外，并聯(lián)間隙端部為球頭，造成局部電場微小畸變，使放電電壓有所降低。間隙距離與雷電沖擊50%放電電壓值之間具有較好的線性關系。各并聯(lián)間隙的雷電沖擊伏秒特性曲線均在復合絕緣子的伏秒特性曲線之下，并聯(lián)間隙可起到在雷電過電壓下引導雷電放電保護復合絕緣子的作用。
4 工頻電弧燃弧特性試驗
工頻電弧燃弧特性試驗是為了驗證線路絕緣子雷擊閃絡后，后續(xù)的工頻短路電流產(chǎn)生的電弧是否能被引導到并聯(lián)間隙裝置上，且電弧是否能夠固定在并聯(lián)間隙裝置的端部燃燒，使絕緣子串免于灼燒。選擇FXBW4－10/100－1240復合絕緣子，按直線串方案二和方案三方式安裝并聯(lián)間隙進行試驗。試驗條件按110kV系統(tǒng)短路電流水平及繼電保護動作時間并留有一定裕度后確定為20kA、0．12S。試驗過程和結果借助高速攝像機，結合試驗后電弧在試品(包括絕緣子、并聯(lián)間隙、金具和模擬導線)上殘留的痕跡進行總結和分析。電弧能夠轉移到間隙電極的球頭上。在模擬導線上有電弧燒蝕的痕跡，說明電弧在電動力的作用下向電源外側運動。試驗結果表明所設計的110kV并聯(lián)間隙裝置滿足要求。
5 工頻大電流通流能力試驗
試驗電流設定為40kA，持續(xù)時間為0．2S。對直線串方案三進行試驗，電極和芯棒連接處有熔焊現(xiàn)象，引流線導線線夾處無熔焊現(xiàn)象。實際110kV系統(tǒng)中，工頻續(xù)流一般達不到40kA，但為保證復合絕緣子的安全運行，建議直線串方案三使用于短路電流不大于20kA的110kV 線路上。對耐張串方案進行試驗，耐張串用招弧角和三角聯(lián)板連接處有輕微熔焊現(xiàn)象，招弧角電極焊接處正常。表明耐張串用復合絕緣子并聯(lián)間隙可耐受40kA、持續(xù)時間0．2S的工頻續(xù)流。
6 結束語
( 1) 直線串方案二、直線串方案三雖然未采用復合絕緣子的均壓環(huán)，但其可見電暈、無線電干擾均滿足110kV輸電線路運行要求。
( 2) 安裝并聯(lián)間隙裝置后，雷電沖擊50%放電電壓和雷電沖擊伏秒特性降低了約15%～20%，間隙距離與雷電沖擊50%放電電壓值之間具有較好的線性關系。各并聯(lián)間隙的雷電沖擊伏秒特性曲線均在復合絕緣子的伏秒特性曲線下，并聯(lián)間隙可起到在雷電過電壓下引導雷電放電保護復 合絕緣子的作用。
( 3) 通過大電流燃弧試驗，證明了設計的并聯(lián)間隙裝置具備轉移、疏導工頻電弧的能力。電弧可在很短時間內轉移到間隙電極的球頭上，電弧在電動力作用下向電源外側運動。
( 4) 大電流通流試驗表明耐張串用復合絕緣子并聯(lián)間隙可耐受40kA、持續(xù)時間0．2S的工頻續(xù)流。