淋雨对棒-板长空气间隙正极性直流和工频放电影响

张新，高超，陈枫林，孙瑞杰，王黎明

(1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217；2.南方电网科学研究院，广州 510080；3.清华大学深圳研究生院，深圳 518055)

淋雨对棒-板长空气间隙正极性直流和工频放电影响

张新1，高超2，陈枫林3，孙瑞杰2，王黎明3

(1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217；2.南方电网科学研究院，广州 510080；3.清华大学深圳研究生院，深圳 518055)

对典型棒-板间隙在不同间距、不同淋雨工况下，开展了正极性直流和工频电压下的放电试验研究。结果表明，与标准气象条件相比，淋雨条件将降低棒-板空气间隙的正极性直流击穿电压值和工频击穿电压值。可为超高压、特高压输电线路塔窗空气间隙的工程选择提供试验依据。

棒-板间隙；淋雨；直流和工频；放电

0 前言

目前，国内外对输电线路的放电特性及规律的研究工作均未涉及极端气候条件，在发生极端气候时，超特高压输电线路的外绝缘水平尚不可知。由于我国资源能源分布的特殊性，超特高压输电线路部分处于高海拔地区，因此有必要在实际高海拔条件下，对诸如：大雾、酸雨、大风、暴雨、山火等极端气象条件下，空气间隙在直流、工频、操作过电压以及雷击过电压下的击穿特性和绝缘水平进行研究，以便为输电线路尤其是紧凑型线路塔窗空气间隙的选择提供理论与试验依据。

淋雨对空气间隙绝缘性能的影响虽已得到国内外一些研究者的关注，但主要集中在小尺寸、球-球间隙以及放电电压的变化上。

现有研究表明：绝对湿度随淋雨雨量的增加而增加，其可显著影响空气间隙的放电电压值和预放电的类型，与负极性流注相比，正极性流注的预放电类型受湿度影响更为明显。流注的发展同样会受到绝对湿度的影响，随着绝对湿度增加，起始电晕和二次电晕的场强明显增大，起始电晕和二次电晕的间隔时间明显增加，由此流注发展速度加快，导致间隙的击穿电压出现更大变化。

然而由于试验条件的限制，典型电极形式长间隙淋雨放电特性在国内外开展研究较少，尚未形成完整的淋雨条件下空气间隙的放电理论。本文着重开展淋雨条件下棒-板长空气间隙正极性直流和工频放电试验，为研究淋雨对棒-板长空气间隙正极性直流和工频放电的影响奠定基础。

1 棒-板间隙正极性直流放电试验

在高海拔不同淋雨量的情况下，对不同间隙距离的棒-板间隙进行了正极性直流电压放电特性试验，对棒电极施加正极性直流完成了1～3 m间隙距离范围内的放电试验。间隙距离表示为d，击穿电压为U，雨量表示为I。试验结果见图1和图2。

图1 不同雨量下正极性直流击穿电压随间隙距离变化图

图2 不同间隙下雨量变化正极性击穿击穿电压比较图

图3 棒-板间隙直流放电曲线

图3给出了已有研究的棒-板间隙直流放电试验曲线。正极性直流平均放电电压在试验间隙范围内呈线性关系；负极性直流平均放电电压在试验间隙范围内呈乘幂关系。

根据试验数据可得高海拔条件下两者拟合公式。

干燥条件：

UDC+—放电电压，kV；范围0～1 200 kV；

d—空气间隙距离，m；范围0.2～3 m。

淋雨痛啊间：

UDC+—放电电压，kV；范围0～1 200 kV；

d—空气间隙距离，m；范围0.2～3 m。

高海拔地区，干燥条件与淋雨条件下棒-板间隙正极性直流放电电压的结果比较如表1所示：

表1 高海拔地区，干燥条件与淋雨条件下棒-板间隙直流放电电压比较

从试验结果可以看出淋雨条件将降低正极性直流击穿电压，电压下降范围在8%～14%，并且随着雨量的增大，电压降低幅度增加。但由于本试验中雨量可调节范围较小，所以雨量变化对于电压的影响不明显。

2 棒-板间隙工频放电试验

在高海拔地区不同淋雨量的情况下，对不同间隙距离的棒-板间隙进行了工频电压放电特性试验，完成了1～3 m间隙距离范围内的工频放电试验。间隙距离表示为d，击穿电压峰值为U，雨量表示为I。试验结果见图4和5。

图4 不同雨量工频击穿电压随间隙距离变化图

图5 不同间隙下雨量变化正极性击穿击穿电压比较图

根据图4、图5试验数据可得高海拔条件下两者拟合公式。

干燥条件：

淋雨条件：

U—放电电压，kV；范围0～700 kV；

d—空气间隙距离，m；范围0.2～3 m。

高海拔地区，干燥条件与淋雨条件下棒-板间隙工频放电电压的结果比较如表2所示：

表2 高海拔地区，干燥条件与淋雨条件下棒-板间隙工频放电电压比较

从试验结果可以看出，高海拔地区，淋雨条件对棒-板间隙下工频电压和正极性直流电压的影响一致，降雨会降低击穿电压，对于工频电压下降范围在7%～10%左右，并且随着雨量的增大，电压降低幅度小幅增加。

3 结束语

1)与标准气象下的干燥条件相比，淋雨条件将降低棒-板空气间隙的正极性直流击穿电压值，电压下降范围在8%～12%之间，并且随着雨量的增大，电压降低幅度增加。

2)与标准气象下的干燥条件相比，淋雨条件将降低棒-板空气间隙的工频击穿电压值，电压下降范围在10%左右，并且随着雨量的增大，电压降低幅度增加。

[1] High-voltage Test Techniques，Part 1：General Definitions and Requirements，IEC Publ.60060-1，1989.

[2] 中华人民共和国电力行业标准.DL/T 620—1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 [S].

[3] X.L.Jiang，J.L.Hu，Z.J.Zhang，“Switching Impulse Flashover Performance of Different Types of Insulators at High Altitude Sites of above 2800m”，IEEE Trans.Dielectr.Electr. Insul，Vol.15，pp.1340-1345，2008.

[4] M.A.Salam，“Positive wire to plane coronas as influenced by humidity”，IEEE Trans.Ind.Appl.，Vol.21pp.35-40，1985.

[5] L.Fouad and S.Elhazek，“Effect of humidity on positive corona discharge in a three electrode system”，J.Electrostatics，Vol.35，pp.21-30，1995.

[6] C.N.Richard and G.A.Dawson，“The hydrodynamic instability of water drops falling at terminal velocity in vertical electric fields”，J.Geophysical Research，Vol.76，pp.3445 -3455，1971.

Analysis of Positive DC and AC Discharge on Long Air Gap under Rain Conditions

ZHANG Xin1，GAO Chao2，CHEN Fenglin3，SUN Ruijie2，WANG Liming3
(1.Yunnan Electric Power Research Institute，Yunnan Power Grid Co.，Ltd.，Kunming 650217，China；2.Electric Power Research Institute，CSG，Guangzhou 510080，China；3.Graduate School at Shenzhen，Tsinghua University，Shenzhen 518055，China)

To study the discharge performance of typical rod-plate gap under different gap and rain conditions，several experiments of standard operation wave and lightning wave were carried out.Different with standard meteorological conditions，the DC and AC positive will breakdown voltage of rod-plane air gap decreases under rain conditions.In the construction of EHV or UHV transmission line tower，this paper can provide test basis for the select of tower window air gap.

Rod-plane Gap；Rain Conductivity；DC and AC；Discharge.

TM81

B

1006-7345(2015)04-0059-03

2015-06-16

张新 (1981)，男，硕士，工程师，云南电网有限责任公司电力科学研究院，从事高电压技术方面研究工作 (e-mail)siyanguilai＠sina.com。

高超 (1983)，男，硕士，高级工程师，南方电网科学研究院，从事高电压试验技术方面研究工作 (e-mail)gaochao＠csg.com。

陈枫林 (1989)，男，博士研究生，清华大学深圳研究生院，从事高电压技术方面研究工作。