組合電器等變電主設備在新建、改擴建、大修后都需要開展現場交流耐壓試驗,以檢驗設備內部絕緣狀況和安裝工藝質量。在現場交流耐壓試驗過程中普遍存在被試設備(施壓體)電氣安全距離內有金屬或非金屬懸浮體的情況,試驗前一般將懸浮體拆除,但此種方式費時費力,甚至會延誤工期。
目前關于現場交流耐壓試驗方面的研究主要集中在試驗方法、參數修正、影響因素、新型試驗技術及現場試驗相關問題等方面,對于臨近懸浮體在耐壓試驗過程中的影響鮮有研究和報道,開展臨近懸浮體影響下的均壓環放電特性研究對提高現場試驗效率具有重要意義。
國網青海省電力公司電力科學研究院、西安交通大學的馬永福、包正紅、王生杰、李斯盟、任繼云,在2022年第10期《電氣技術》上撰文,分析交流耐壓試驗時懸浮體對施壓體的影響,研究成果進一步完善了現場交流耐壓試驗體系,可為今后開展此類試驗提供技術支撐。
他們首先搭建基于工頻試驗變壓器的模擬試驗平臺,通過反復試驗獲得750kV、330kV和110kV三個電壓等級下的水平環-水平環、水平環-豎直環、水平環-水平瓷柱及水平環-豎直瓷柱四種布置方式,共12種工況下的最大放電距離;其次建立三維模型,通過仿真計算掌握試驗時的空間最大電場、懸浮體表面電勢及其分布規律,通過引入修正系數及其擬合計算,使仿真模型具有普適性;最后考慮現場交流耐壓試驗電壓頻率為非工頻的現狀,開展空氣擊穿放電特性與試驗電壓頻率的相關性研究,獲得最大放電距離與試驗頻率的關系曲線。
圖1 試驗過程
研究人員指出,同一電壓等級下施壓體和懸浮體間的最大放電距離最小值出現在水平環-水平瓷柱布置方式中,原因為瓷柱兩端金屬法蘭容易增強局部電場;同一試品布置方式中最大放電距離隨著電壓等級的升高而增大;模擬試驗中12種工況下的最大放電距離范圍為5~50cm,現場兩設備間實際布置距離一般遠大于該范圍,因此可直接忽略懸浮體影響進行交流耐壓試驗。
另外,他們還表示,耐壓試驗中懸浮體懸浮電位與電壓等級呈正相關,最大懸浮電位為590kV,空間最大電場強度為55.4kV/cm。修正系數K根據仿真工況不同與自變量呈指數或線性規律。施壓體和懸浮體間的最大放電距離隨著試驗電壓頻率的增大而減小,仿真模型可直接應用于試驗參數發生變化的各類現場試驗。
本文編自2022年第10期《電氣技術》,論文標題為“臨近懸浮體影響下的均壓環放電特性研究”,作者為馬永福、包正紅 等,本課題得到國網青海省電力公司群眾性技術創新基金資助項目的支持。