电弧放电

内部短路等引起的电弧放电是特高压变压器最为严重的故障之一，容易造成油箱变形破裂甚至起火爆炸。为了分析电弧放电引起的变压器应力应变水平，建立了1 000 kV单相特高压变压器有限元模型，仿真分析了特高压变压器内部不同部位、不同能量的电弧放电引起的油箱压力分布，计算了油箱和螺栓的应力应变水平，结合材料参数对油箱和螺栓的力学性能进行安全校核，并给出了箱壁破裂或螺栓损伤的放电能量阈值。结果表明：油箱内高压绕组附近电弧放电时最大应力出现在箱壁拐角处，最大形变出现在长轴侧箱壁中间部位；升高座内电弧放电时最大应力出现在升高座支架处，最大形变出现在升高座拐弯处。

随着电网建设的快速推进，跨区域长距离输电不可避免地会受到特殊气候和极端环境的影响，输变电设备的沿面放电问题日益突出，主要体现在：一是高海拔问题。在气压低、温差大、紫外线强等恶劣运行环境下，输变电设备面临放电电压降低、复合材料老化的问题；二是覆冰问题。在导线覆冰厚度 5mm 以下地区，超、特高压绝缘子串多次发生冰闪事故，仅以导线覆冰厚度来表征绝缘子覆冰严重程度与现场情况不符；三是大雨闪络问题。我国站用套管多次发生大雨闪络事故，多是由于外形设计不合理，需要从雨帘物理阻隔等角度对雨闪特性开展深入研究。上述问题国内外研究较少，亟待开展技术攻关，从而解决特殊气候条件下超/特高压输变电设备沿面外绝缘关键技术难题。 该项目经 6 个单位历时 5 年联合攻关，取得了四方面自主创新成果：（1）基于平原地区和4300m 海拔实际环境下试验研究，获得了超特高压各类线路和站用绝缘子污闪特性曲线和适用于 5000m 及以下海拔地区修正系数，填补了 2000m 以上海拔修正空白，全面系统地解决了高海拔地区输变电设备污秽外绝缘配置问题。（2）在 4300m 海拔建成了国际上首个复合材料长期带电老化试验站，获得了硅橡胶憎水性、硬度与运行时间的关系；基于近 10 万支高海拔运行复合绝缘子调研和抽检测试，提出了高海拔复合绝缘子运行性能评估方法。（3）发现冰棱饱和桥接现象，提出以桥接度作为评价绝缘子串覆冰程度的新思路，实测获得交直流覆冰绝缘子串电场分布规律，揭示了冰闪过程中电弧放电的机理；提出了覆冰区防冰闪外绝缘配置方案并实现工程应用。（4）研制超、特高压等级长尺寸绝缘子淋雨装置，揭示了平均直径、雨量、伞间距、表面材质等对雨闪电压的影响规律，提出了站用外绝缘设备防大雨闪络的解决方案并实现了工程应用。该项目获发明专利 4 项，实用新型专利 1 项，发表论文 17 篇，编制标准 3 项，培养高科技电力人才 10 人。 鉴定意见认为该项目成果整体达到国际领先水平。成果已在国家电网公司得到全面应用，且具有广阔的推广应用前景。保障了特殊气候地区输变电工程的安全稳定运行，促进了经济发展和社会和谐，进一步提升了我国在国际电力行业内的科技引领地位。

内部短路等引起的电弧放电是特高压变压器最为严重的故障之一，容易造成油箱变形破裂甚至起火爆。为了分析电弧放电引起的变压器应力应变水，建立了V单相特高压变压器有限元模型，仿真分析了特高压变压器内部不同部位、不同能量的电弧放电引起的油箱压力分，计算了油箱和螺栓的应力应变水平，结合材料参数对油箱和螺栓的力学性能进行安全校核，并给出了箱壁破裂或螺栓损伤的放电能量阈。结果表：油箱内高压绕组附近电弧放电时最大应力出现在箱壁拐角，最大形变出现在长轴侧箱壁中间部；升高座内电弧放电时最大应力出现在升高座支架，最大形变出现在升高座拐弯处。

9月12日，在湖北武汉特高压交流试验基地的大型气候实验室，中国电力科学研究院有限公司高电压研究所完成了±800千伏特高压直流复合穿墙套管长距离带电除雪模拟试验。在环境温度零下10摄氏度、套管覆雪厚度60毫米、套管运行电压800千伏的条件下，整套特高压套管长距离除雪系统可在30分钟内将套管表面的积雪清除。除雪过程中，套管表面没有产生电弧放电，流经套管表面的泄漏电流低于17毫安，保证了套管安全运行。