２００８年第４期 河南电力 １７ 雨水路径和电极结构对导线杆塔空气间隙 工频闪络电压影响研究 耿翠英，陈守聚，吕中宾，朱华，刘莘昱 （河南电力试验研究院，河南郑州４５００５２） 摘要：对不同雨水运动路径和电板结构对导线一杆塔空气间隙工频闪络电压影响进行试验研究，得到其放电特性 曲线。分析了间隙的放电规律和特点，确定了不同雨水运动路径和电极结构下的放电间隙距离，为现场防风偏放电 和输电线路设计提供理论指导。 关键词：工频 闪络电压瞬时雨强 电阻率 中图分类号：ＴＭ８５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：Ｘ（２ｏｏ８）０４—０１７—０３ Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ａｆｆｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｌａｓｈｏｖｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ ａｔ Ｐｏｗｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ Ａｉｒ．ｇａｐ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｎｄ Ｔｏｗｅｒ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｒａｉｎｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｐｏｌｅ Ｇｅｎｇ Ｃｕｉ－ｙｉｎｇ，Ｃｈｅｎ Ｓｈｏｕ￣ｕ，Ｌｖ Ｚｈｏｎｇ－ｂｉｎ，Ｚｈｕ Ｈｕａ，Ｌｉｕ Ｓｈｅｎ—ｙｕ （Ｈｅｎａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｎ Ｉｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｆｆｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｌｆａｓｈｏｖｅｒ ｖｏｋａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ－ｇａｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｎｄ ｔｏｗｅｒ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｍｉｎｉｎｇ ｍｏｖｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｏｌｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｌｆａｓｈｏｖｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｗｅｒｅ ｇｏｔ筋ｍ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｔｅｓｔｓ．ｈｅ ｃｈａｒｔａｃｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｌｆｓｈｏｖｅｒ ａｖｏｌｔａｇｅ ｏｆ ｈｅ ａｉｔ￣ｇａｐ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｓｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｓｔｓ，ｔｏ ａｓｃｅｒｔａｉｎ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅｓ ｏｆ ｌｆａｓｈｏｖｅｒ ｇａｐ ａｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃａｓｅｓ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｍｏｖｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｏｌｅ．Ｉｔ ｗａｓ ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ ｆｏｒ ｄｅｆｅｎｄｉｎｇ ｌｆａｓｈｏｖｅｒ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｗｉｎｄａｇｅ ｏｎ ｓｉｔｅ ａｎｄ ｓ ａａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｒ ｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ． Ｋ盯ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｆｌａｓｈｏｖｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ；ｎｓｔｉａｎｔａｎｅｏｕｓ ｒａｉｎ ｉｍｅｎｓｉｔｙ；ｇａｐ ｄｉｓｔａｎｃｅ （估算值），然后以每秒约２％估算闪络电压的速度 Ｏ引言 雨水运动路径和电极结构对导线一杆塔空气间 隙工频闪络电压有一定的影响，本文采用ｌ：１的模 拟间隙结构对不同雨水运动路径和电极结构下的 导线一杆塔空气间隙工频闪络电压影响进行试验研 究，得到其放电特性曲线．分析间隙的放电规律和 特点。确定不同雨水运动路径和电极结构下的放电 上升至闪络。闪络电压以５个连续测定的闪络电压 值的算术平均值计算．该５次的各个电压值与均值 之差不超过平均值的３％。 做试验时．先按一定顺序改变其中一个参量分 别试验。为了减小误差．再按相反的顺序调节变量 进行试验。结果取两次试验的平均值。 本文中所有试验数据均已按ＧＢ／Ｔ１６９２７．１— 间隙距离。为现场防风偏放电和输电线路设计提供 理论指导，进而确定设计参数及防治对策【 。 １９９７修正为标准状态下（温度ｔｏ＝２０￣Ｃ，压力ＪｂＤ＝ １０１．３ｋＰａ，绝对湿度ｈｏ＝１ｌｇ／ｍ ）的值Ｆ－“】。 １试验方法 试验前。首先将模拟导线与杆塔构架位置调整 好，控制二者之间的最短距离为设定值，调节淋雨 排的角度，在淋雨排正常工作１ｒａｉｎ之后开始升压。 升压按如下步骤进行：先施加约７５％的闪络电压 ２试验及结果分析 ２．１雨水运动路径对导线一杆塔空气间隙工频闪络 电压影响 调整导线一杆塔构架的间隙距离至设定值，在 未淋雨即全干时先试验求得该间隙距离的工频闪 １８ 耿翠英等：雨水路径和电极结构对导线杆塔空气间隙工频闪络电压影响研究 ２００８年第４期 络电压，然后打开淋雨排，通过调节升降机的高度 和淋雨排的角度来调节雨水运动轨迹与放电路径 的夹角进行试验，同一问隙距离下均做了０。（平行 于放电路径），４５。和９Ｏ。（垂直于放电路径）三个角 度的试验。该间隙距离的试验完成后，对导线一杆塔 构架通风一小时使模拟杆塔干燥．并使空气间隙恢 复自然干燥状态，然后调整导线一杆塔构架的间隙 距离至下一个设定值开始试验。 表１是雨强１４．４ｍｍ／ｍｉｎ、雨水电阻率１８００ｆ￣・ （３１１１、杆塔上有脚钉、无风时不同雨水运动路径下放电 间隙的工频闪络电压。图１给出了放电间隙为０．６ｍ、 雨水电阻率１８００ｆ￣・ｃｍ、杆塔上有脚钉、无风时不同雨 水运动路径、不同雨强对空气间隙闪络电压的变化 趋势。 表１不同雨水方向与放电路径夹角时 导线一杆塔空气间隙的闪络电压（ｋＶ） 放电间隙 ９０ｏ ４５。 ０。 最大变化 （ｍ） 幅度（％） ０．６ １９５ ６ １９４．４ １９２．２ —１．８ ０．８ ２５８．８ ２５６．５ ２５４．４ —１．７ １．Ｏ ３ｏ４．８ ３０３．２ ３０ｏ．１ 一１．５ １．２ ３４１．６ ３４０．０ ３３８．１ 一１．０ 注：最大变化幅度为雨水与放电路径夹角从９０￣到０。 时闪络电压的降低幅度。 ２２０ 互 ——：ｍ －——● 蜉 — ．——一 ／、 ：：． ／ — ／ 。— ２００ １９０ ｉ８。 Ｕ ３０ ６０ ９９ 雨水轨迹与放电路径夹角 图１ ０．６ｍ间隙下雨水运动方向对导线一杆塔空气 间隙闪络电压的影响（１８００￣・ｃｍ，有脚钉。无风） 由表１可见，试验条件内，雨水运动轨迹与放 电路径的夹角对导线一杆塔空气间隙工频闪络电压 影响不明显。同样条件下，当夹角为０ｏ时．闪络电压 最低；当夹角为９０。时，闪络电压最高，但二者区别 不大。随着放电间隙距离的增大．雨水运动轨迹对 闪络电压的影响有减小的趋势：雨强１４．４ｍｍ／ｍｉｎ、 雨水电阻率１８００１２・ｃｍ、０．６ｍ间隙时．夹角为０ｏ时 的闪络电压较９０ｏ时降低了约１．８％：同样条件下， 当距离增大到１．２ｍ时，闪络电压降低幅度为１％。 ２．２雨水条件下电极结构对导线一杆塔空气间隙工 频闪络电压影响 试验研究了导线一杆塔构架电极结构（有脚钉 和没脚钉两种情况）对空气间隙的工频闪络电压的 影响。试验中主要考虑了全干和最大雨强（１４．４ｒａｍ／ ａｒｉｎ）两种情况下脚钉对闪络电压的影响。表２和图 ２为雨水电阻率为８００ｆ￣・ｃｍ、雨水运动轨迹与放电 路径夹角平行（０。）时，不同间隙距离下，杆塔上脚钉 （脚钉方向与导线平行）对杆塔一导线空气间隙的工 频闪络电压影响的试验结果。 表２不同间隙距离下不同电极结构下 导线一杆塔空气间隙的闪络电压 间隙 未淋雨 未淋雨 变化 最大雨强 最大雨强 变化 距离 无脚钉 有脚钉 幅度 无脚钉 有脚钉 幅度 （ｍ） （ｋＶ） （ｋＶ） （％） （ｋＶ） （ｋＶ） （％） ０．６ ２６２．Ｉ ２５２．６ －３．８ ｌ９７．３ １８７．６ －５．２ Ｏ．８ ３ｌ１－３ ３０１．５ —３．３ ２５９．８ ２５０．５ －３．７ １．０ ３５４．１ ３４３．６ —３．１ ３０５．９ ２９５．１ －３．６ １．２ ４１０．１ ３９９．２ －２．７ ３４５．２ ３３４．２ －３－３ 注：表中变化幅度均为有脚钉时的闪络电压较无脚钉 时降低的幅度。 ‘５０ ＞ ４００ 崮 ３５０ ３００ ０５Ｏ ２００ 。 。。 间隙距离ｍ ｌ・ 图２脚钉对导线一杆塔空气间隙闪络电压的 影响（８００ｆｌ・ｃｍ，无风） 由表２可见，杆塔上存在的脚钉使导线一杆塔 空气间隙的工频闪络电压降低了．降雨条件下．脚 钉对闪络电压的影响略有增大，但不明显；随着间 隙距离的增加，脚钉对闪络电压的影响趋势减小。 当间隙距离为０．６ｍ时，未淋雨状态下．有脚钉时的 闪络电压较无脚钉时降低了３．８％：最大雨强 （１４．４ｍｍ／ｍｉｎ）下，有脚钉较无脚钉时的闪络电压降 低了５．２％；同样条件下，间隙距离为１．２ｍ时。未淋 雨状态时闪络电压降低了２．７％；最大降雨强度下则 降低了３－３％。 造成以上现象的原因主要是杆塔上脚钉的存 在改变了导线一杆塔间隙中的电场分布。使场强分 布变得更不均匀，使得放电的流注容易向脚钉方向 发展。从试验观察来看，在有脚钉时多数闪络都是 沿着脚钉放电，这也充分说明了脚钉存在对间隙闪 络的影响。 （下转第２２页） ２２ 郭长辉等：由安阳西部电网规划探讨典型末端电网规划的思路 ２００８年第４期 思路ｌ：２０１２年在一台３００ＭＷ机组检修、断面 线路Ｎ一１较严重的方式下．安林断面４回联络线西 根据上述分析，思路２方案更适合安阳西部电 网的发展。既具有远近结合的适应性，又符合电网 适度超前发展的总体方向。 送电力９３０ＭＷ．各线路潮流分布较均匀。完全可以 满足供电要求。 思路２：２０１２年在一台３００ＭＷ机组检修、断面 ５００ｋＶ线路Ｎ—Ｉ较严重的方式下．安林断面３回联 络线（１回５００ｋＶ线路、２回２２０ｋＶ线路）西送电力 ９１５ＭＷ．且５００ｋＶ线路潮流较大，２２０ｋＶ两回线路 ３结论及建议 （１）目前我省电网处于较快发展阶段，负荷增 长较快与电网建设相对滞后的矛盾较为突出，电网 发展必须坚持统一规划、适度超前、协调发展的原 潮流较轻，５００ｋＶ线路起到了主供输电线路的作用。 则。 ２．２＿３两个方案的综合比较分析 （２）对于负荷增长较快，目前２２０ｋＶ电网结构 从满足供电需求的角度考虑，两种思路方案均 较为薄弱的末端电网（如济源电网、安阳林州电网、 可行，但思路ｌ安林断面输电线路较多，而林州与 焦作西部四县、平顶山西部电网、洛阳南部电网 安阳县（水冶区）交界地带多为山地，输电线路走廊 等），可考虑适当超前发展。区域负荷水平超过 较为紧张，增加２２０ｋＶ输电线路较为困难。安阳西 １０００ＭＷ的可跨越２２０ｋＶ主干网．超前发展５００ｋＶ ５００ｋＶ变电站建设规模为３ｘｌ０００ＭＶＡ主变规模， 主干网。５０ｏｋｖ电网的发展可远近结合，逐步实施， 若按思路１方案，较早地利用完５００ｋＶ安阳西变的 减少投资风险，提高经济效益。 系统资源，则水冶地区电网远期发展空间较小。且 （３）区域电网发展应充分考虑区域内电源（尤 目前河南电网已形成５００ｋＶ主网架．５００ｋＶ电网的 其是统调大电厂）的影响因素，但不应只被动的适 发展是必然趋势。相比较而言。思路２方案更具有 应电源发展，要充分考虑电源机组检修或故障情况 适应性。远近结合更为密切，且为远期电网的发展 下，对区域负荷的正常供电。电网发展应对电源的 提供了更为良好的基础。 规划起到适当的引导作用。电网与电源协调发展。 从电网运行安全可靠性考虑．思路２林州 （４）５００ｋＶ电网的建设规模应适当升级，变电站 ５００ｋＶ变电站一期建设应考虑上２台１ｏ００ＭＶＡ主 最终规模可按４台大容量主变设计。输电线路采用 变，若只建一台主变，则主变故障时，林州电网将失 大截面导线，综合考虑输电线路路径，尽量采用同 去５００ｋＶ电源．仅通过２回２２０ｋＶ线路供电，则无 塔双回或多回设计，提高土地资源的利用效率。 法稳定运行，必须采取切负荷措施。 收稿日期：２００８一Ｏ２—２０ （上接第１８页） ［５】张禹芳．我国５００ｋＶ输电线路风偏闪络分析［Ｊ］．电网技 ４结论 术．２００５年４月 （１）塔身存在脚钉（脚钉方向平行于线路方向） 【６］东北电力设计院，电力工程高压送电线路设计【Ｍ］，北京： 时使闪络电压进一步降低。间隙距离为１．２ｍ时．有 水利电力出版社．１９９２ ［７］陈勉，张鸣．对采用重锤来改善直线杆塔绝缘子串风偏 脚钉时的闪络电压比无脚钉时降低了约３％。 的看法【Ｊ］，广东电力，２０００年１２月 （２）雨水运动路径与放电路径的夹角对闪络电 ［８】ＤＬｒｒ５０９２—１９９９，１１０ｋＶ ５００ｋＶ架空送电线路设计技术 压影响不明显。 规程『Ｓ］ 参考文献 ［９］齐军，叶齐政，顾温国等．运动水滴在球一球直流电场中 【１】胡毅．５００ｋＶ输电线路风偏跳闸的分析研究［Ｊ］．高电压技 的放电研究．高压电器．２００ｏ，２：１２一ｌ４ 术，２００４年８月 【１０】叶齐政，齐军，顾温国等．气液混合体直流放电的初步 ［２］刘焕明．５００ｋＶ侯ｌ临线２８６号风偏故障分析【Ｊ］．山西电力， 研究．高电压技术，２００１，２７（２）：２６—３８ ２００４年１２月 ［１１】叶齐政，万辉，李劲等．流量对气液混合两相体电流体 ［３］赵科隆，庞志宏．５００ｋＶ神侯线风偏放电掉闸分析【Ｊ】．华北 放电的影响．高电压技术，２００２，２８（９）：４２—４３ 电力技术．１９９８ ［４］弓建新，秦润生，贾雷亮，赵浩波．２２０ｋＶ输电线路ＪＧ１型塔 收稿１３期：２００８—０８—１２ 中相跳线风偏问题的探讨阴．山西电力技术，２００１年４月
