对电力工程输电线路中电气以及实验的探讨

1 设计方案
针对某地区110kV输电线路复合绝缘子安装方式设计了4 种并联间隙方案，包括3种直线串方案和1种耐张串方案。直线串方案一参照已有运行经验的角形招弧角进行改动，保留复合绝缘子原有的均压环；直线串方案二采用环形招弧角替代原有的均压环，招弧角同时起均压作用。直线串方案一和方案二都需更换改制的碗头和球头，直线串方案三不必更换改制的球头、碗头，采用角形招弧角直接固定在绝缘子上，为增大工频电流通流能力，上、下电极均采用引流线。耐张串并联间隙的安装需利用三角连板操作孔，但不必解开耐张串，缩减了现场安装的工作量。
2 可见电晕和无线电干扰试验
输电线路安装的各种金具，其可见电晕和无线电干扰特性是一项重要指标。对于输电线路用并联间隙装置，其设计也应满足可见电晕和无线电干扰特性要求。直线串方案二和方案 三不采用复合绝缘子的均压环，为验证电极的均压效果，本次分别对这 2 种型式的并联间隙进行了可见电晕和无线电干扰特性试验。
2.1 试验方法
2.1.1 可见电晕试验
试验时，升高电压至用夜视仪能观察到试品出现可见电晕，维持 5min，此电压即为“电晕起晕电压”；然后缓慢降低电压使电晕消失，再维持 5min，记下此时的电压，即为“电晕熄灭电压”。上述过程重复5次，并取平均值。
2.2.2 无线电干扰电压试验
将试验电压升至规定值，然后用无线电干扰仪测试试品产生的1mHz的无线电干扰电压( RIV) 。
2.2 试验结果
当工频试验电压升高到100kV时(大于规定试验电压( 87.6kV) )，并联间隙的上、下电极仍未见可见电晕，说明并联间隙的可见电晕性能满足国家标准要求。在 2 组试验中，分别记录并联间隙上的起晕电压和熄灭电压，同时进行无线电干扰特性试验。
当工频试验电压升高到100kV 时( 大于规定试验电压( 87.6kV) ，复合绝缘子用并联间隙在1MHz下的无线电干扰电压分别为126μV 和141μV，小于规定值( 1mV)。可知并联间隙的无线电干扰性能满足国家标准要求。
3 雷电冲击放电电压及伏秒特性试验
并联间隙装置要保证其雷电冲击放电发生在并联间隙装置上，同时又不会造成线路雷击跳闸率明显升高，为此进行了雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性试验，以验证并联间隙装置的雷电放电性能是否满足要求。单、双联绝缘子的雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性相差不大，故只进行双联绝缘子安装并联间隙的雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性试验。绝缘子串按2种型号考虑，分别为 FXBW4－110/100－1340和 FXBW4－110/100－1240。试验过程中观察到安装并联间隙后，放电路径均在并联间隙上。
由复合绝缘子雷电冲击50%放电电压试验结果可见，复合绝缘子安装并联间隙装置后，雷电冲击50%放电电压均低于不安装并联间隙装置时的数值。2种型号的复合绝缘子，安装并联间隙装置后雷电冲击伏秒特性均低于不安装并联间隙装置时的数值。安装并联间隙装置后，雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性降低了15%～20%。这主要是由于并联间隙装置减小了绝缘距离；另外，并联间隙端部为球头，造成局部电场微小畸变，使放电电压有所降低。间隙距离与雷电冲击50%放电电压值之间具有较好的线性关系。各并联间隙的雷电冲击伏秒特性曲线均在复合绝缘子的伏秒特性曲线之下，并联间隙可起到在雷电过电压下引导雷电放电保护复合绝缘子的作用。
4 工频电弧燃弧特性试验
工频电弧燃弧特性试验是为了验证线路绝缘子雷击闪络后，后续的工频短路电流产生的电弧是否能被引导到并联间隙装置上，且电弧是否能够固定在并联间隙装置的端部燃烧，使 绝缘子串免于灼烧。选择FXBW4－110/100－1240复合绝缘子，按直线串方案二和方案三方式安装并联间隙进行试验。试验条件按110kV系统短路电流水平及继电保护动作时间并留有一定裕度后确定为20kA、0.12S。试验过程和结果借助高速摄像机，结合试验后电弧在试品( 包括绝缘子、并联间隙、金具和模拟导线) 上残留的痕迹进行总结和分析。电弧能够转移到间隙电极的球头上。在模拟导线上有电弧烧蚀的痕迹，说明电弧在电动力的作用下向电源外侧运动。试验结果表明所设计的110kV并联间隙装置满足要求。
5 工频大电流通流能力试验
试验电流设定为40kA，持续时间为0.2S。对直线串方案三进行试验，电极和芯棒连接处有熔焊现象，引流线导线线夹处无熔焊现象。实际110kV系统中，工频续流一般达不到40kA，但为保证复合绝缘子的安全运行，建议直线串方案三使用于短路电流不大于20kA的 110kV线路上。对耐张串方案进行试验，耐张串用招弧角和三角联板连接处有轻微熔焊现象，招弧角电极焊接处正常。表明耐张串用复合绝缘子并联间隙可耐受40kA、持续时间0.2S 的工频续流。
6 结束语
（1）直线串方案二、直线串方案三虽然未采用复合绝缘子的均压环，但其可见电晕、无线电干扰均满足110kV输电线路运行要求。
（2）安装并联间隙装置后，雷电冲击50%放电电压和雷电冲击伏秒特性降低了约 15%～20%，间隙距离与雷电冲击50%放电电压值之间具有较好的线性关系。各并联间隙的雷电冲击伏秒特性曲线均在复合绝缘子的伏秒特性曲线下，并联间隙可起到在雷电过电压下引导雷电放电保护复合绝缘子的作用。
（3）通过大电流燃弧试验，证明了设计的并联间隙装置具备转移、疏导工频电弧的能力。电弧可在很短时间内转移到间隙电极的球头上，电弧在电动力作用下向电源外侧运动。
（4）大电流通流试验表明耐张串用复合绝缘子并联间隙可耐受40kA、持续时间0.2S的工频续流。
（5）直线串方案三的招弧角电极与绝缘子芯棒在通过40kA大电流时产生局部电弧，发生熔焊现象，但引流线导线线夹正常。为安全起见，建议直线串方案三使用于短路电流小于20kA的110kV线路上。