摘要：在高压直流换流站中常常发生穿墙套管在雨中闪络，对直流系统的安全运行有很大的影响，所以研究高压直流穿墙套管非均匀淋雨闪络的发生原因，然后有针对性的采取防护措施意义重大，本研究针对换流站直流穿墙套管非均匀淋雨闪络的实验研究情况进行了分析，探究了探究非均匀淋雨闪络的方法，然后就降低闪络发生率展开了详细的探究。
关键词：高压；直流；非均匀淋雨闪络；防护措施
1.前言
非均匀淋雨闪络指的是在下雨天由于墙壁自身的遮挡或者附近遮挡物的影响，使得穿墙套管表面的绝缘受潮情况不均匀，发生的闪络情况，从上个世纪80年代开始对于高压直流穿墙套管的非均匀淋雨闪络悠久一定的研究，并且进行了一系列的模拟实验，获得了大尺寸套管试验与现场运行经验相一致的结果。
2.试品、试验装置和试验方法
套管A和套管B均为交流3 0 k v油浸纸电容式穿墙套管。套管A在试验中呈水平位置安装，距地面4 m，有效绝缘长度为2.5 m，爬电距离为5m，普通伞裙。套管B在试验中与水平面呈15°夹角，距地面4.5 m，有效绝缘长度为1.52 m，爬电距离4.5 m，大小伞裙。用于穿墙套管非均匀淋雨试验的直流电压发生器是由一台750 k v、3000 k v A工频试验变压器经过一级倍压整流组成的，最高电压为士1000k v。经过增容改造后，当输出电压为士600k v时最大电流可以达到500 m A。淋雨量基本保持在1.0-1.5 m m/m in之间，淋雨角为45°。通过调整淋雨喷嘴的个数来改变套管接地侧的干区长度，从而获得各种非均匀淋雨的试验条件。所谓干区长度是指从套管接地端到干湿部分交界处之间的瓷套表面长度试验时溅落在干湿区交界处干区一侧的雨量约为0.1mm/min，不到湿区一侧雨量的10%。据调查，我国相当一些地区由于大气环境的严重污染，雨水电导率已达4 50，因此大部分试验利用自来水产生人工雨，.其电导率为500。为了研究不同电导率的雨水对套管非均匀淋雨闪络电压的影响，还对比了电导率为125和1818的人工雨试验结果。国外的运行经验表明，大部分穿墙套管的闪络发生在负极性。为了与国外的有关试验数据比较，本试验均采用负极性电压。
3.试验现象的描述
在均匀淋雨试验中，当电压接近闪络值时，套管端部电极处偶然能见到电晕或电弧，听到放电声。一旦闪络发生，强烈的放电突然贯穿整个套管非均匀淋雨试验的情况就完全不同了。为了便于叙述，可将非均匀淋雨试验分成三种情况。第一种情况是干区长度在0.5 m以下.从电压逐渐升高到整个套管闪络之前，在干区产生的电弧几乎将干区短接起来，并伴随有强烈的放电声。有时电弧呈现产生一熄灭一再产生的过程。电流波形图上出现连续脉冲。这时套管的闪络电压比均匀淋雨时低，但又不是最危险的情况。第二种情况是干区长度在0.5-l m。在升压过程中，干区不时呈现出类似刷状放电和电弧放电的现象。刷状放电光亮而纤细，持续时间短促，而且紧贴套管表面发展；放电声为折裂声，放电是间歇性的。电弧放电的现象与第一种情况（短干区）相比，其产生一飘弧一熄灭一再产生的过程更为典型。只是电弧弧道较长，频率较低；当电弧跨越干区时，湿区呈现明显的蓝色电晕光环紧紧环绕着套管；电压继续升高时，电弧迅速延伸导致击穿。在第二种情况中，电流波形为不连续的脉冲，与第一种情况相比，上升沿很陡，幅值较高，而频率较低。此种情况下的套管闪络电压是非均匀淋雨条件下最低的。第三种情况是干区长度在l m以上。此时在套管闪络前几乎测不到表面泄漏电流，也见不到套管上有放电现象。套管的闪络类似于干闪络，闪络电压大大高于均匀淋雨时的数值。因而从第二种情况到第三种情况，闪络电压随干区长度增加而上升的陡度较大。以上试验的雨水电导率是500，无论是均匀淋雨还是非均匀淋雨，套管闪络电压随雨水电导率变化的规律基本一致。但在同一干区长度下，示波器显示的波形却与现场观测到的现象不同，当雨水电导率较低时，电压比较稳定而电流幅值较低，有时甚至完全测不到电流，而现场可以看到电晕或听到电晕放电声。当电导率较高时，电压有时出现波动，电流幅值较高，沿面电弧频繁产生或者出现飘弧，放电声大而连续。
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4.提高穿墙套管非均匀淋雨闪络电压措施的试验研究
前已叙述，穿墙套管在非均匀淋雨条件下沿面电压分布不均匀是套管闪络电压降低的原因。现有的一些防护措施就是从这一概念出发提出来的，其目的是要迫使套管在雨中的沿面电压分布趋于均匀.从而提高非均匀淋雨闪络电压。目前国外高压直流换流站为防止穿墙套管在雨中闪络采取的主要措施有：在套管伞裙上加装辅助裙或在套管表面喷涂室温硫化硅橡胶。此外，也有人提出可采用强迫均匀淋雨的装置、改变穿墙套管安装方式以及改变阀厅结构设计等措施。
4.1加装辅助裙的试验及效果
在套管伞裙上加装辅助裙是一种提高穿墙套管闪络电压的有效办法。目前我国电力部门有些单位在交流瓷柱的伞裙上加装辅助裙：一种是固定式的，主要是为了增大表面爬电距离；另一种是活动式的，主要是改善表面积污性能。二者均可提高瓷柱的抗污闪能力。但对于水平安装的具有电容芯子的充油套管还缺乏运行经验
4.2涂R T v涂料的试验及效果
采用R T v涂料使套管表面具有很强的憎水性，难于形成连续性水膜，从而破坏了一般意义上的污闪与湿闪条件。即使出现非均匀淋雨，由于此时套管表面不存在干、湿区的明显差别，电压分布不会发生显著变化。国外一些换流站采用这项措施后，套管在雨中闪络的次数大为减少，并且延长了套管的清扫间隔。我们在套管B上涂刷国产的RT v涂料，进行了试验。刚涂上时，涂层表现出很强的憎水性，在各种淋湿条件下，当电压加到340 k v时，穿墙套管不仅未发生闪络，甚至没有观察到任何局部放电现象。在临界干区长度下，套管闪络电压至少提高70%。
5.结语
综上所述，非均匀淋雨的穿墙套管沿面电压的不均匀分布是套管在运行电压下闪络的起因。在考虑防护措施时需以改善由于非均匀淋雨可能造成的套管表面电压分布不均匀的状况为出发点。尽管非均匀淋雨条件下穿墙套管的闪络首先在干区发生，湿区的雨水电导率的大小仍然对整个套管的闪络电压有影响。在穿墙套管上装辅助裙能使套管沿面电压分布的不均匀性得到改善，并能隔断可能产生的电弧，从而提高套管在非均匀淋雨条件下的闪络电压。咬.在穿墙套管上喷涂RT v涂料能使套管表面憎水性大为增加，从而提高套管在非均匀淋雨状态下的闪络电压。根本的解决办法是改变穿墙套管的设计（如改用充油式平波电抗器或硅橡胶合成材料套管）或改变阀厅设计（如将穿墙套管从阀厅顶部垂直伸出或将阀厅套管一侧改为斜坡式屋顶），安装固定式带电水冲洗装置等，建议在新建的换流站中加以考虑。
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论文作者:辛万鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
标签：套管论文; 电压论文; 穿墙论文; 均匀论文; 电弧论文; 情况论文; 电导率论文; 《电力设备》2017年第35期论文;