绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法技术

本发明专利技术涉及一种绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法。该方法通过主处理器及图像采集应用了升降试验原理法及加压测试法。该方法可以同时得到绝缘子串并联间隙的雷电冲击50％放电电压、雷电冲击伏秒特性以及有效、失效性，进而增强并联间隙在输电线路雷电防护中的有效应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测试领域，尤其涉及一种绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法。
技术介绍
目前为止，雷击仍然是危害输电线路安全运行、影响电网可靠供电的重要因素。随着电网网架结构的不断提升和自动重合闸技术的广泛应用，线路遭受雷击跳闸后若能重合闸成功，则对电网稳定性影响较小，不会造成用户供电中断。在绝缘子串两端并联一对电极构成放电间隙，与自动重合闸配合使用，当雷击发生时，绝缘子串两端产生很高的雷电过电压，由于并联间隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子串的雷电冲击放电电压，因此并联间隙首先放电，闪络电弧在电动力和热应力的作用下，其两端被引至相应的电极端部并固定在电极端部、中间电弧段通过并联间隙构成的空气间隙形成放电通道，并最终借助电动力沿电极端部吹开、消散，从而保护绝缘子串免于被电弧灼伤发生永久性故障，虽有雷击闪络，但为瞬时性故障，重合闸能够成功。绝缘子串并联间隙结构简单、安装方便，运行维护工作量小且经济成本低，除保护绝缘子串避免被雷击损坏、提高自动重合闸成功率外，在线路正常运行时还具有均匀工频电场的作用，同时亦便于形成同塔多回输电线路差绝缘配置，有效降低同塔多回线路雷击同跳故障率，近年来在我国输电线路防雷保护中得到了广泛应用，且形成了电力行业标准DL/T 1293-2013《交流架空输电线路绝缘子并联间隙使用导则》。该导则对交流输电线路绝缘子串并联间隙的使用方法、技术要求及试验检验、运行维护等相关内容进行了详细说明，并给出了110kV、220kV及500kV架空线路绝缘子串并联间隙电极推荐几何尺寸和典型外形结构。但申请人在输电线路现场实际运行维护工作中发现，尽管根据导则要求安装了推荐几何尺寸和外形结构的绝缘子串并联间隙，但在发生雷击跳闸后进行线路故障巡查时，仍然发现在绝缘子串表面有电弧放电痕迹，表明并联间隙并没有有效的疏导电弧完全在绝缘子串两端电极形成的空气间隙中闪络，而是出现了沿绝缘子串表面闪络的情况。同时，申请人在输电线路绝缘子串并联间隙雷电冲击放电试验研究过程中亦发现，并非每次试验电弧均完全在电极形成的空气间隙中闪络，有部分试验确实存在沿绝缘子串表面闪络的现象，从而印证了在输电线路实际运行过程中并联间隙疏导电弧失效、在绝缘子串表面出现闪络放电痕迹的情况。申请人在试验研究过程中亦发现，不同雷电冲击电压幅值下出现并联间隙失效、电弧沿绝缘子串表面闪络的几率不同，不同并联间隙几何结构尺寸下失效概率与雷电冲击电压幅值之间的失效特性亦不同。绝缘子串及绝缘子串并联间隙雷电冲击50％放电电压U50％及雷电冲击伏秒特性(V-s)曲线是进行输电线路并联间隙防雷绝缘配合的重要依据，同时不同并联间隙几何结构尺寸下失效概率与雷电冲击电压幅值之间的失效特性亦为提高并联间隙雷电冲击失效起始电压、降低实际运行过程中并联间隙失效概率、有效保护绝缘子串避免雷击造成永久性故障提供科学依据。目前关于雷电冲击50％放电电压U50％及雷电冲击伏秒特性(V-s)试验方法在我国标准GB/T 16927.1-1997《高电压试验技术第一部分：一般试验要求》中进行了详细说明，但关于并联间隙雷电冲击放电失效特性研究较少，仅有申请人在2014年5月31日公开发表在《高电压技术》杂志第40卷第5期1365-1373页《高海拔长绝缘子串并联间隙雷电冲击放电特性及其失效性》一文，对高海拔地区长绝缘子串并联间隙的雷电冲击失效概率进行了初步研究，但没有形成绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性一体化的试验方法，其并联间隙导弧失效概率及放电特性试验分别独立进行，存在重复性劳动，耗时长且人工成本高，效率低下，亦增大了对冲击电压发生器等试验设备的损耗，缩短了设备使用寿命。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题是：针对目前绝缘子串并联间隙雷电冲击存在失效性的问题，即：雷击闪络发生后形成的工频电弧未远离绝缘子串表面，没有在并联间隙上下电极之间的空气中燃烧，而是在绝缘子串表面燃烧，失去了并联间隙疏导工频电弧的作用，提出了一种绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法。为达到前述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法，包括以下步骤：(1)主处理器根据升降法测试原理控制冲击电压发生器测试绝缘子串并联间隙，获得绝缘子串并联间隙雷电冲击50％放电电压U50％，升降过程中冲击电压发生器电压设置的最大值记为Um；(2)主处理器将冲击电压发生器每级电压设置为U1＝(Um+△U1)，此时产生的雷电冲击电压幅值大于U50％，所述雷电冲击电压幅值使得每次冲击时绝缘子串并联间隙均闪络即可，进行N次冲击，5≤N≤10；主处理器记录每次冲击时的击穿时间及电压峰值，为绝缘子串并联间隙雷电冲击伏秒特性曲线提供低雷电冲击电压幅值情况下曲线尾部上的数据点；(3)主处理器将冲击电压发生器每级电压设置为U2＝(U1+△U2)，所述△U2大于△U1，主处理器控制冲击电压发生器进行M/2次冲击，若出现失效情况则再进行M/2次冲击，在U2电压下共进行M次测试，M为大于20的偶数；若无失效情况出现则所述冲击电压发生器继续升高U2电压至U3＝(U2+△U2)，再进行M/2次测试，以此类推直至出现失效情况，记录有失效情况出现时的冲击电压发生器每级电压值为Us0，得到第一个失效点P1；每次测试均需记录击穿时间、电压峰值及电弧闪络通道情况；(4)在冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中，若只有1次并联间隙导弧失效，则减小△U2，将冲击电压发生器每级电压设置为Us1＝(Us0+△U3)其中，△U3＜△U2，进行M次测试，记录击穿时间、电压峰值及并联间隙导弧的有效、失效情况，得到第二个失效点P2；继续升高Us1电压值至Us2＝(Us1+△U3)，进行M次测试得到第三个失效点P3，以此类推至少得到三个并联间隙失效点且使其失效概率大于50％，记录冲击电压幅值最高的最后一次测试且并联间隙失效概率大于50％时的冲击电压发生器每级电压值为Usn；(5)若冲击电压发生器每级电压值为Usn下的M次测试中闪络时间已发生在波头，则Usn下记录的击穿电压和击穿时间即为绝缘子串并联间隙雷电冲击伏秒特性曲线在高雷电冲击电压幅值情况下波头闪络时曲线头部的起始数据点；若Usn下的M次测试中闪络时间在波尾，则继续升高Usn电压值至Ut＝(Usn+△U4)，其中，△U4大于△U3，进行N次测试，得到并联间隙伏秒特性曲线波头闪络时曲线头部的起始数据点；(6)在冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中，若出现并联间隙导弧失效的次数大于M/2次，则减小Us0，将冲击电压发生器每级电压值设置为Us1'＝(Us0－△U3)，进行M次测试，记录击穿时间、电压峰值及并联间隙导弧的有效、失效情况，得到第二个失效点P2；继续减小Us1'电压值至Us2'＝(Us1'－△U3)，进行M次测试得到第三个失效点P3，至少得到三个并联间隙失效点且使其失效概率小于10％；(7)若冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中闪络时间已发生在波头，则Us0下记录的击穿电压和击穿时间即为伏秒特性曲线波头闪络时曲线头部的起始数据点；若Us0下的M次测试中闪络时间在波尾，则继续升高Us0电压值至Ut'＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法，包括以下步骤：(1)主处理器根据升降法试验原理控制冲击电压发生器测试绝缘子串并联间隙，获得绝缘子串并联间隙雷电冲击50％放电电压U50％，升降过程中冲击电压发生器电压设置的最大值记为Um；(2)主处理器将冲击电压发生器每级电压设置为U1＝(Um+△U1)，此时产生的雷电冲击电压幅值大于U50％，所述雷电冲击电压幅值使得每次冲击时绝缘子串并联间隙均闪络即可，进行N次冲击，5≤N≤10；主处理器记录每次冲击时的击穿时间及电压峰值，为绝缘子串并联间隙雷电冲击伏秒特性曲线提供低雷电冲击电压幅值情况下曲线尾部上的数据点；(3)主处理器将冲击电压发生器每级电压设置为U2＝(U1+△U2)，所述△U2大于△U1，主处理器控制冲击电压发生器进行M/2次冲击，若出现失效情况则再进行M/2次冲击，在U2电压下共进行M次测试，M为大于20的偶数；若无失效情况出现则所述冲击电压发生器继续升高U2电压至U3＝(U2+△U2)，再进行M/2次测试，以此类推直至出现失效情况，记录有失效情况出现时的冲击电压发生器每级电压值为Us0，得到第一个失效点P1；每次测试均需记录击穿时间、电压峰值及电弧闪络通道情况；(4)在冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中，若只有1次并联间隙导弧失效，则减小△U2，将冲击电压发生器每级电压设置为Us1＝(Us0+△U3)其中，△U3＜△U2，进行M次测试，记录击穿时间、电压峰值及并联间隙导弧的有效、失效情况，得到第二个失效点P2；继续升高Us1电压值至Us2＝(Us1+△U3)，进行M次测试得到第三个失效点P3，以此类推至少得到三个并联间隙失效点且使其失效概率大于50％，记录冲击电压幅值最高的最后一次测试且并联间隙失效概率大于50％时的冲击电压发生器每级电压值为Usn；(5)若冲击电压发生器每级电压值为Usn下的M次测试中闪络时间已发生在波头，则Usn下记录的击穿电压和击穿时间即为绝缘子串并联间隙雷电冲击伏秒特性曲线在高雷电冲击电压幅值情况下波头闪络时曲线头部的起始数据点；若Usn下的M次测试中闪络时间在波尾，则继续升高Usn电压值至Ut＝(Usn+△U4)，其中，△U4大于△U3，进行N次测试，得到并联间隙伏秒特性曲线波头闪络时曲线头部的起始数据点；(6)在冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中，若出现并联间隙导弧失效的次数大于M/2次，则减小Us0，将冲击电压发生器每级电压值设置为Us1'＝(Us0－△U3)，进行M次测试，记录击穿时间、电压峰值及并联间隙导弧的有效、失效情况，得到第二个失效点P2；继续减小Us1'电压值至Us2'＝(Us1'－△U3)，进行M次测试得到第三个失效点P3，至少得到三个并联间隙失效点且使其失效概率小于10％；(7)若冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中闪络时间已发生在波头，则Us0下记录的击穿电压和击穿时间即为伏秒特性曲线波头闪络时曲线头部的起始数据点；若Us0下的M次测试中闪络时间在波尾，则继续升高Us0电压值至Ut'＝(Us0+△U4)，进行N次测试，得到并联间隙伏秒特性曲线波头闪络时曲线头部的起始数据点；(8)在冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中，若出现并联间隙导弧失效的次数在2～M/2次间，则分别按照第(6)步、第(4)步的方法先减小后增大冲击电压发生器每级电压值Us0进行测试，得到并联间隙其他失效点；再按照第(5)步的方法得到并联间隙伏秒特性曲线波头闪络时曲线头部的起始数据点。...

【技术特征摘要】
1.一种绝缘子串并联间隙雷电冲击有效性及放电特性测试方法，包括以下步骤：(1)主处理器根据升降法试验原理控制冲击电压发生器测试绝缘子串并联间隙，获得绝缘子串并联间隙雷电冲击50％放电电压U50％，升降过程中冲击电压发生器电压设置的最大值记为Um；(2)主处理器将冲击电压发生器每级电压设置为U1＝(Um+△U1)，此时产生的雷电冲击电压幅值大于U50％，所述雷电冲击电压幅值使得每次冲击时绝缘子串并联间隙均闪络即可，进行N次冲击，5≤N≤10；主处理器记录每次冲击时的击穿时间及电压峰值，为绝缘子串并联间隙雷电冲击伏秒特性曲线提供低雷电冲击电压幅值情况下曲线尾部上的数据点；(3)主处理器将冲击电压发生器每级电压设置为U2＝(U1+△U2)，所述△U2大于△U1，主处理器控制冲击电压发生器进行M/2次冲击，若出现失效情况则再进行M/2次冲击，在U2电压下共进行M次测试，M为大于20的偶数；若无失效情况出现则所述冲击电压发生器继续升高U2电压至U3＝(U2+△U2)，再进行M/2次测试，以此类推直至出现失效情况，记录有失效情况出现时的冲击电压发生器每级电压值为Us0，得到第一个失效点P1；每次测试均需记录击穿时间、电压峰值及电弧闪络通道情况；(4)在冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中，若只有1次并联间隙导弧失效，则减小△U2，将冲击电压发生器每级电压设置为Us1＝(Us0+△U3)其中，△U3＜△U2，进行M次测试，记录击穿时间、电压峰值及并联间隙导弧的有效、失效情况，得到第二个失效点P2；继续升高Us1电压值至Us2＝(Us1+△U3)，进行M次测试得到第三个失效点P3，以此类推至少得到三个并联间隙失效点且使其失效概率大于50％，记录冲击电压幅值最高的最后一次测试且并联间隙失效概率大于50％时的冲击电压发生器每级电压值为Usn；(5)若冲击电压发生器每级电压值为Usn下的M次测试中闪络时间已发生在波头，则Usn下记录的击穿电压和击穿时间即为绝缘子串并联间隙雷电冲击伏秒特性曲线在高雷电冲击电压幅值情况下波头闪络时曲线头部的起始数据点；若Usn下的M次测试中闪络时间在波尾，则继续升高Usn电压值至Ut＝(Usn+△U4)，其中，△U4大于△U3，进行N次测试，得到并联间隙伏秒特性曲线波头闪络时曲线头部的起始数据点；(6)在冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中，若出现并联间隙导弧失效的次数大于M/2次，则减小Us0，将冲击电压发生器每级电压值设置为Us1'＝(Us0－△U3)，进行M次测试，记录击穿时间、电压峰值及并联间隙导弧的有效、失效情况，得到第二个失效点P2；继续减小Us1'电压值至Us2'＝(Us1'－△U3)，进行M次测试得到第三个失效点P3，至少得到三个并联间隙失效点且使其失效概率小于10％；(7)若冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中闪络时间已发生在波头，则Us0下记录的击穿电压和击穿时间即为伏秒特性曲线波头闪络时曲线头部的起始数据点；若Us0下的M次测试中闪络时间在波尾，则继续升高Us0电压值至Ut'＝(Us0+△U4)，进行N次测试，得到并联间隙伏秒特性曲线波头闪络时曲线头部的起始数据点；(8)在冲击电压发生器每级电压值为Us0下的M次测试中，若出现并联间隙导弧失效的次数在2～M/2次间，则分别按照第(6)步、第(4)步的方法先减小后增大冲击电压发生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵深，谷山强，王剑，孔晓峰，姜文东，赵淳，苏杰，赵俊杰，许衡，徐飞明，蒋卫东，潜力群，陈晨，秦威南，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司金华供电公司，国网浙江省电力公司，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33