【文章內(nèi)容簡介】 產(chǎn)生雷電沖擊波；升降法確定U50%放電電壓，沖擊電壓加壓次數(shù)大于5次。試驗(yàn)數(shù)據(jù)和氣象條件用計(jì)算機(jī)修正；應(yīng)用Matlab軟件將數(shù)據(jù)繪成X—Y散點(diǎn)圖并作趨勢線。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：表36 合成絕緣子的U50%雷電沖擊放電電壓電壓等級（KV）絕緣長度（mm）U50%放電電壓（KV）1016010165851017010175951018010185 圖36 絕緣子沖擊電壓與絕緣長度的關(guān)系從表36的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，復(fù)合絕緣子的雷電沖擊U50%放電電壓與絕緣長度基本上為線性關(guān)系。通過計(jì)算機(jī)擬合曲線，可以得到：U50%=1000L8O （32）式（32）中：U50%——雷電沖擊50%放電電壓,KV；L——合成絕緣子的絕緣長度，MM根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：（1） 復(fù)合棒形絕緣子的擊穿電壓與絕緣長度大致符合線性關(guān)系，絕緣長度越大，所承受的擊穿電壓越大。（2） 在絕緣長度等于175180mm左右，試驗(yàn)曲線與擬合曲線大致一致，因此，在復(fù)合棒形絕緣子的絕緣長度中，應(yīng)該取177mm左右為最佳。 瓷橫擔(dān)絕緣子的沖擊放電試驗(yàn) 瓷橫擔(dān)絕緣子由鐵帽、鋼化玻璃件和鋼腳組成，并用水泥膠合劑膠合為一體其特點(diǎn)是頭部尺寸小，重量輕，強(qiáng)度高和爬電距離大。 以10kv瓷橫擔(dān)絕緣子為對象，按國標(biāo)要求的鹽霧法進(jìn)行5組不同濕度（10NaCl溶液、40NaCl溶液、80NaCl溶液）對絕緣子沖擊電壓影響的試驗(yàn)，并與絕緣子干閃試驗(yàn)相比較，得到50%起始閃絡(luò)電壓和相應(yīng)曲線。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下： 表37 干燥絕緣子的U50%沖擊放電試驗(yàn)電壓等 級（KV）峰值（KV）絕緣是否擊穿10未擊穿10未擊穿10未擊穿10未擊穿10未擊穿10未擊穿10擊穿10擊穿10擊穿10擊穿表38 10NaCl溶液絕緣子的U50%沖擊放電試驗(yàn)電壓等級（KV）峰值(KV)絕緣是否擊穿10未擊穿10未擊穿10擊穿10擊穿10擊穿表39 40NaCl溶液絕緣子的U50%沖擊放電試驗(yàn)電壓等級（KV）峰值（KV）絕緣是否擊穿10未擊穿10未擊穿10擊穿10擊穿10擊穿表310 80NaCl溶液絕緣子的U50%沖擊放電試驗(yàn)電壓等級（KV）峰值（KV）絕緣是否擊穿10未擊穿10未擊穿10擊穿10擊穿10擊穿圖37 絕緣子在不同濕度下的U50%沖擊電壓對比注：根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明［9］，絕緣子純水的絕緣擊穿電壓與干燥絕緣擊穿電壓幾乎一致。因此，圖中0即可近似的表示干閃電壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:（1） 隨著濕度程度的增加，絕緣子表面絕緣擊穿電壓U50%成明顯下降趨勢；（2） 在相同濕度下，干燥絕緣子的擊穿電壓U50%要比潮濕絕緣子擊穿電壓U50%高得多；（3） 在鹽水濃度達(dá)到一定數(shù)值后，絕緣子擊穿電壓下降漸趨平緩。說明在絕緣子濕度達(dá)到一定程度后，濕度本身已不是絕緣擊穿的主要因素。（4） 濕度影響的機(jī)理：當(dāng)有水燕氣存在時, 空氣間隙抗電強(qiáng)度的增加, 可能有兩方面的原因, 即電子的依附及光子的吸收。這兩個原因?qū)е掠坞x速度降低。放電電壓隨濕度而增加, 可能是其中一個原因或兩個原因同時造成的。絕緣子放電電壓的降低, 可能是由于絕緣子表面凝結(jié)水膜, 這種水膜的阻抗相對于絕緣子電容的阻抗, 在沖擊電壓下要比在50Hz工頻電壓下高。因此, 交流電壓比起沖擊電壓水膜有更大的影響。濕度室應(yīng)預(yù)先加熱, 以避免凝結(jié)水膜。這樣的解釋只能應(yīng)用到大小不同的絕緣子, 而不能應(yīng)用到棒間隙。［10］ 架空導(dǎo)線絕緣擊穿試驗(yàn) 絕緣導(dǎo)線雷擊斷線機(jī)理 直擊雷或感應(yīng)雷擊中裸導(dǎo)線引起絕緣子閃絡(luò)時,接續(xù)的短路電流電弧在電磁力的作用下沿著導(dǎo)線表面向落雷點(diǎn)兩側(cè)迅速滑動, 在工頻續(xù)流燒斷導(dǎo)線或損壞絕緣子之前就會引起斷路器動作, 切斷電弧, 不會燒傷導(dǎo)線。 絕緣導(dǎo)線不同, 雷擊引起絕緣子閃絡(luò)并穿透導(dǎo)線絕緣層時, 被穿透的絕緣層為針孔狀, 產(chǎn)生的數(shù)千安短路電流電弧受周圍絕緣層的阻隔,弧根便在擊穿點(diǎn)燃燒, 在很短的時間內(nèi)導(dǎo)線被燒斷。由其在耐張桿和盡頭桿導(dǎo)線的破口處, 電弧電流更容易形成相間金屬性短路, 造成斷線。 雷電過電壓分析 研究表明，引起10kV架空配電線路閃絡(luò)或故障的主要因素是感應(yīng)雷過電壓，配電線路受直擊雷雷擊斷線的概率很小，僅僅占雷害事故的20%，感應(yīng)雷導(dǎo)致的故障比例則為80%。因此，對架空配電線路感應(yīng)雷過電壓的研究具有重大意義，下面主要分析感應(yīng)雷過電壓形成原理。 當(dāng)雷擊線路附近時，架空線路的三相導(dǎo)線上產(chǎn)生過電壓。因?yàn)橹鞣烹娛且粋€發(fā)展過程，所以導(dǎo)線上感應(yīng)電荷是逐漸釋放的。根據(jù)DL/T 620—1997 雷電感應(yīng)過電壓為Ug=25 I*h/d （33）式（33）中，d為雷擊地面點(diǎn)到導(dǎo)線正下方間的水平距離，m；I 為雷電流幅值，kA；h為導(dǎo)線平均懸掛高度，m。由式（33）可知，Ug與I和h成正比， 與d 成反比。另外，在年平均雷暴日20 的地區(qū)，測得的雷電流幅值概率為 lgPl=I/88 （34）式（34）中，Pl 為雷電流超過I（kA）的概率。10 kV 架空線路平均懸掛高度為8～15 m，計(jì)算取d=10 m，年平均雷暴日取40，表11給出了離絕緣線路較近的不同雷電流下感應(yīng)過電壓的計(jì)算結(jié)果。表311 10 kV 線路不同遠(yuǎn)距離處感應(yīng)過電壓kV（距離m）電流（KA）102030405060708090100657025080125150ρ/% 由表311可看出，內(nèi)陸大部分地區(qū)I100kA %，因?yàn)槔讚襞潆娋€附近時，接地阻抗高，所以I一般不會超過100kA， 因此決定防雷措施時更注重I≤ 100kA 的雷電流對線路的影響。當(dāng)雷擊點(diǎn)距離線路為55 m，雷電流幅值是100kA 時，10 kV ，大多數(shù)配電網(wǎng)絕緣子的U50%都比之小。絕緣子在感應(yīng)過電壓的作用下很容易發(fā)生閃絡(luò)，加上建弧率較高，絕緣導(dǎo)線很容易燒傷甚至斷線。 沖擊放電試驗(yàn)圖38 雷電沖擊放電試驗(yàn)電路圖Cg—發(fā)生器電容；CL—負(fù)荷電容；Ct—試品等值電容；Lt—試品等值電感；Rsi—串聯(lián)電阻(波前電阻)；Rse—外部串聯(lián)電阻(或波前電阻)；Rp—并聯(lián)電阻(波尾電阻)；Zc—截?cái)嚯娐分械母郊幼杩?；Z1—分壓器高壓臂阻抗；Z2—分壓器低壓臂阻抗 試驗(yàn)主要采用沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生峰值為1200KV的沖擊電壓波形，采用沈陽/JKLYJ50高低壓架空絕緣導(dǎo)線，試驗(yàn)按以下2種情況進(jìn)行：在距離絕緣子150mm處安裝引弧電極；在距離絕緣子200mm處安裝引弧電極。其中引弧電極的安裝方法如圖所示。圖39 引弧電極的安裝試驗(yàn)中，分別對兩種情況各進(jìn)行50次沖擊放電試驗(yàn)，并記錄絕緣擊穿次數(shù)。表312 引弧電極距離絕緣子軸線150mm處試驗(yàn)結(jié)果擊穿電壓（KV）放電時間（US）擊穿次數(shù)504850494550表313 引弧電極距離絕緣子軸線200mm處試驗(yàn)結(jié)果擊穿電壓（KV）放電時間（US）擊穿次數(shù)00000121圖310 表312與表313的對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：（1） 引弧電極距離絕緣子150mm時，絕緣導(dǎo)線基本全被擊穿，擊穿率在90%以上；（2） 引弧電極距離絕緣子200mm時，絕緣導(dǎo)線基本未被擊穿，擊穿率在4%以下；（3） 由此可見，在雷擊過電壓作用下，絕緣導(dǎo)線的擊穿均發(fā)生在距離絕緣子軸線200mm以內(nèi)，因此，只要在這個范圍內(nèi)加強(qiáng)絕緣導(dǎo)線的防雷措施，尤其是接點(diǎn)處的絕緣，基本可以預(yù)防雷擊斷線。 絕緣子并聯(lián)間隙擊穿試驗(yàn) 絕緣子并聯(lián)間隙防雷簡介 隨著近年來我國電網(wǎng)的快速發(fā)展，大量SF6開關(guān)、微機(jī)化繼電保護(hù)和重合閘裝置的普遍使用，傳統(tǒng)的防雷保護(hù)措施已顯吃力，進(jìn)一步研究經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型防雷保護(hù)措施很有必要。［11］ 并聯(lián)間隙防雷，是和傳統(tǒng)的防雷方式不同的一種“疏導(dǎo)型”的防雷措施。此方式允許線路有一定的雷擊跳閘率，采用間隙裝置與絕緣子串并聯(lián)，接閃雷電，疏導(dǎo)工頻電弧，雖有雷擊閃絡(luò)，但無永久性故障，重合閘能夠成功動作，從而有效的防治絕緣子的損壞。［12］ 絕緣子并聯(lián)間隙防雷保護(hù)的原理 在絕緣子串兩端并聯(lián)一對金屬電極（又稱招弧角或引弧角），構(gòu)成保護(hù)間隙，通常其長度小于絕緣子串長度。當(dāng)線路遭受雷擊時，絕緣子串上產(chǎn)生很高的雷電過電壓，由于保護(hù)間隙長度小于絕緣子串長度，所以保護(hù)間隙首先放電。產(chǎn)生的工頻短路電流在電磁力和熱浮力的作用下，向絕緣子串兩端運(yùn)動，最后穩(wěn)定在保護(hù)間隙進(jìn)行燃燒，直至跳閘熄滅。［13］圖311 并聯(lián)間隙裝置示意圖 絕緣子并聯(lián)間隙試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)采用沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生峰值為1200KV沖擊電壓波形。實(shí)驗(yàn)材料包括針式絕緣子、復(fù)合懸式棒形絕緣子、瓷橫擔(dān)絕緣子，KLYJ50高低壓架空絕緣導(dǎo)線、鋼絞線、導(dǎo)線若干，角鋼兩片。圖312 并聯(lián)間隙絕緣子加絕緣導(dǎo)線后的間隙擊穿試驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：表314 絕緣子并聯(lián)間隙距離實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)絕緣子類型峰值（KV）間隙距離（CM）針式絕緣子P10161718192021P15202122232425P20252627282930X45293031323234復(fù)合懸式棒形絕緣子（FXBW410/70）383940414243瓷橫擔(dān)絕緣子（S10/）303132333435圖313 三種絕緣子的并聯(lián)間隙距離試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較圖根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出下列分析結(jié)果：（1） 根據(jù)表314數(shù)據(jù)計(jì)算出并聯(lián)間隙后的沖擊放電電壓，,。（2） 通過試驗(yàn)后確定了絕緣子并聯(lián)間隙的距離為：P10絕緣子距離為18~19CM,P15絕緣子距離為22~23CM,P20絕緣子距離為27~28CM。X45絕緣子距離為31~32CM，復(fù)合棒形絕緣子距離為39CM~40CM,瓷橫擔(dān)絕緣子距離為31~32CM。（3） 根據(jù)圖11可以看出在相同的沖擊電壓作用下，復(fù)合棒形絕緣子的并聯(lián)間隙