CN101738552A - 一种750kV输电线路导线起晕电压高海拔修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种750kV输电线路导线起晕电压高海拔修正方法，(1)依据电晕损失测量曲线获得试验起晕电压U_试验；(2)建立750kV输电线路起晕电压海拔修正模型；(3)将步骤(1)中的试验起晕电压U_试验代入步骤(2)中的起晕电压海拔修正模型得到海拔校正电压。如权利要求1所述750kV输电线路起晕电压海拔修正方法，其特征在于，所述750kV输电线路起晕电压海拔修正模型为U_校正＝U_试验×e^AH或

，其中：U_校正为同一海拔校正电压；U_试验为试验起晕电压；H为试验地点海拔高度，km；A和B为海拔校正参数。本发明提出的海拔修正形式，可以用于我国750kV输电线路导线起晕电压的海拔修正，从而达到优化导线结构和线路设计，提高我国750kV输电线路运行经济性的目的。

Description

一种750kV输电线路导线起晕电压高海拔修正方法

技术领域

本发明属于输电线路高电压技术领域，涉及一种起晕电压海拔修正方法，具体地说涉及750kV输电线路导线起晕电压海拔修正方法，其适用于750kV输电线路导线起晕电压海拔修正估算，同时对750kV输电线路导线结构选型线路设计也具有重要意义。

背景技术

导线电晕是指导线表面电位梯度超过一定临界之后，引起导线周围的空气电离所产生的发光放电现象。空气中总是存在着一定数量的由宇宙射线所产生的正离子-自由电子对，当电子受到电场作用时就会加速运动。如果电场足够强，这些电子获得的能量便足以使与它们碰撞的中性分子电离(碰撞电离)，于是产生新的自由电子。这些电子同样受到电场的作用又会使其它分子电离，如此循环不已，整个过程如雪崩一样，称为电子崩。要是电子崩能够维持，电子必须达到一定数量并且电场也应具有足够大的数值。当输电线路表面电场强度超过空气分子的电离强度(一般为20～30kV/cm)，就可听到“磁磁”的放电声，嗅到臭氧的气味，夜间还可以看到导线周围发出的蓝紫色荧光，这就是电晕放电。

电晕笼通常在中心位置放置试验导线来模拟输电线路中的单根或者多分裂导线。电晕笼的外壁是一个半径大很多的同心网状金属笼，截面圆形或方形。笼壁通过测量用小电阻接地。由于笼壁与导线的距离较近，即使在导线上施加较低的电压，也能够在导线表面产生很高的场强。因此，电晕笼可以在较低的试验电压下达到高电压等级的输电线路导线的表面场强水平，从而模拟高电压等级导线的电晕特性。

由于我国西部地区地处高原，遍布崇山峻岭，针对我国的具体国情、地理特点以及能源发展规划，我国750kV输电线路多处于高海拔地区，这一点和国外情况有很大的不同，关于高海拔750kV输电线路导线起晕电压海拔修正的研究，不仅国内缺少可借鉴的成熟经验，国外也没有先进技术可供引进。随着海拔高度的增加，高海拔电晕问题十分突出，并且电晕放电造成的电晕损失等电晕效应，会影响线路的安全经济运行，这不仅是导线截面选择的一个决定因素，还直接影响到线路的投资和年运行费用。所以对于我国而言，研究和提出750kV输电线路起晕电压海拔修正方法，是十分必要的。

关于导线起晕电压的海拔修正，即如何把非标准大气条件下导线的起晕电压换算到标准大气状态，目前还没有国家标准和行业标准。参考电气设备的起晕电压海拔修正方法也只限于交流线路用的金具和绝缘子，包括GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》和GB/T775.2-2003《绝缘子试验方法第二部分：电气试验方法》。参考现有标准对线路起晕电压进行海拔修正误差较大，不适用我国750kV输电线路导线起晕电压的海拔修正。

以往对于电气设备的起始电晕特性的判断多采用目测法，此方法受观测人员主观因素影响大，不确定性高，准确度较差。而对于导线而言，起晕前后电晕损失变化明显，可以将导线电晕损失作为有效的起晕判据。

发明内容

本发明的目的是，提出导线起晕电压海拔修正方法，为我国750kV输电线路导线结构设计和优化提供参考。

本发明将导线电晕损失作为有效的起晕判据，应用电晕笼，结合光纤技术、计算机技术、虚拟仪器技术研制的光纤数字化电晕损失测量系统测量导线电晕损失。对于海平面导线电晕损失数据的获得，在位于武汉的特高压交流试验基地(海拔23m)应用电晕笼测量导线近似海平面地区的电晕损失。对于高海拔地区导线电晕损失数据的获得，考虑采用两种方案。一是，将可移动式电晕笼运输至不同海拔点开展导线电晕损失试验。其他可以考虑的不同海拔点为：地处西宁市的青海省电力科学研究院高电压试验室(海拔2250m)，格尔木供电公司(海拔2829m)，青藏铁路沿线的海西州供电公司纳赤台110kV变电站(海拔3800m)等。二是，将可移动式电晕笼置于环境气候试验室，通过改变环境气候试验室内大气压力，来模拟高海拔地区气候环境。

一种750kV输电线路起晕电压海拔修正方法，

(1)依据电晕损失测量曲线通过切线法获得试验起晕电压U_试验；

(2)建立750kV输电线路起晕电压海拔修正模型；

(3)将步骤(1)中的试验起晕电压U_试验代入步骤(2)中的起晕电压海拔修正模型得到海拔校正电压。

所述750kV输电线路起晕电压海拔修正模型为

U_校正＝U_试验×e^AH........................(5)

或

其中：U_校正为校正到同一海拔(海平面)的校正电压；U_试验为试验起晕电压；H为试验地点海拔高度，km；A和B为海拔校正参数。通过电晕笼导线电晕损失试验，采用光纤数字化电晕笼电晕损失测量系统，测量不同海拔点导线电晕损失。基于大量不同海拔地区电晕损失数据，参考GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》和GB/T775.2-2003《绝缘子试验方法第二部分：电气试验方法》电气设备的起晕电压海拔修正的规定，经过统计分析处理，通过海拔修正系数将不同海拔高度的试验数据修正到统一的海拔高度后进行对比，提出工程适用导线起晕电压海拔修正形式，从而提出工程适用的750kV输电线路起晕电压海拔修正方法。

本发明具有下列有益效果：

本发明采用导线电晕损失作为有效的起晕判据，采用根据光纤数字化电晕笼电晕损失测量系统，测量得到不同海拔点分裂导线电晕损失的数据，基于最小二乘原理，进行数据回归，拟合得到分裂导线起晕电压海拔修正方法。相比较采用现有GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》和GB/T775.2-2003《绝缘子试验方法第二部分：电气试验方法》电气设备的起晕电压海拔修正的规定，本发明对所测量导线电晕损失进行海拔修正，误差大幅减小，可以控制在±5％以内。本发明提出的海拔修正形式，可以用于我国750kV输电线路导线起晕电压的海拔修正，从而达到优化导线结构和线路设计，提高我国750kV输电线路运行经济性的目的。

附图说明：

图1、本发明实施例的电晕笼结构示意图。

图2、本发明实施例的光电链路系统OPDL16结构示意图。

图3、本发明实施例的光纤数字化电晕损失测量系统结构示意图。

图4、电晕损失曲线切线法判断起晕电压示意图。

图5、不同海拔点导线电晕损失测量曲线示意图。

具体实施方式：

图1中标记的说明：1-1-电晕笼测量段；1-2-电晕笼防护段；1-3-绝缘支撑。

图2中标记的说明：2-1-电阻采样单元；2-2-远方模块；2-3-高压侧A/D转换模块；2-4-高压侧数字信号；2-5-电/光变换模块；2-6-光电能转换模块；2-7-光纤符合绝缘子；2-8-本地模块；2-9-信号处理电路与D/A模块；2-10-光/电变换；2-11-激光器；2-12-电源；2-13-驱动电路；2-14-输出端口。

图3中标记的说明：3-1-测量电阻转换箱；3-2-高压电容分压器；3-3-调压器；3-4-试验变压器；3-5-接地用小电阻；3-6-测量用计算机。

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明适用于我国750kV输电线路导线起晕电压的海拔修正。

如图1、图2、图3所示，应用电晕笼进行试验，应用光纤数字化电晕损失测量系统测量电晕笼内导线电晕损失。

如图2、图3所示，光纤数字化电晕损失测量系统，应用高压电容分压器3.2测量电压信号，应用光电链路系统OPDL16的电阻采样单元2.1，串入试验导线，结合光纤传输系统的高绝缘性、抗电磁干扰等优点，在高压端提取电流信号，经高压侧A/D转换模块2.3调制成数字电信号，再由电/光变换模块2.5转化为数字光信号，经光纤2.7传送到低压端由光/电变换模块2.10转变为数字电信号，然后由信号处理电路与D/A模块2.9解调恢复成和待测电流成比例的弱电信号，并获得电流幅值和相位信息。

电压电流信号由安装在测量用计算机3.6内的数据采集卡同步采集，为了保证测量工作的稳定进行，计算机3.6由UPS不间断电源，计算机3.6安装有基于虚拟仪器技术开发的软件系统，进行电晕损失的测量和分析。

通过电晕笼导线电晕损失试验，采用光纤数字化电晕笼电晕损失测量系统，测量不同海拔点导线电晕损失。对于海平面导线电晕损失数据的获得，在位于武汉的特高压交流试验基地(海拔23m)应用电晕笼测量导线近似海平面地区的电晕损失。对于高海拔地区导线电晕损失数据的获得，考虑采用两种方案。一是，将可移动式电晕笼运输至不同海拔点开展导线电晕损失试验。其他可以考虑的不同海拔点为：地处西宁市的青海省电力科学研究院高电压试验室(海拔2250m)，格尔木供电公司(海拔2829m)，青藏铁路沿线的海西州供电公司纳赤台110kV变电站(海拔3800m)等。二是，将可移动式电晕笼置于环境气候试验室，通过改变环境气候试验室内大气压力，来模拟不同海拔地区气候环境。

如图4所示，在起晕前导线电晕损失很小接近于0，起晕后突然增大，U-P曲线斜率突然增大点可近似为电晕起始电压点。工程上可考虑采用切线法，求起晕电压的拐点，即电压起始电压点U₀为P-U曲线的切线延长线与横轴的交点。

如图5所示，不同海拔点导线电晕损失测量曲线，随着试验电压的升高在起晕电压处变化明显。

基于不同海拔高度的电晕损失测量数据，参考GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》和GB/T775.2-2003《绝缘子试验方法第二部分：电气试验方法》电气设备的起晕电压海拔修正的规定，对分裂导线的起晕特性进行海拔修正，最大误差分别达到12.02％和29.79％，认为不适用于对我国750kV输电线路导线电晕损失进行有效的海拔修正。

GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》提出：当金具用于海拔高于1000m地区时，位于低海拔地区的试验室应将试验电压乘以海拔修正系数k_H：

U_H＝k_H×U₀................................(1)

$k_H=\frac{1}{1.1-0.1H}..................\left(2\right)$

式中H为海拔高度，km。

由于该公式是用于海拔1000m以上地区，故海拔修正系数k_H＞1。它表明，在海拔1000m以下的试验室进行电晕试验时，用于高海拔地区的试品的试验电压U_H应高于用于低海拔时的试验电压U₀。

当该海拔修正系数k_H用于不同海拔高度电晕试验的修正时，由于试品的试验电压的实测值U₀随海拔高度增加而降低，因此在海拔1000m以上地区的试验电压的实测值U_h应由低海拔地区U_L的试验电压实测值除以海拔修正系数k_H：

$U_h=\frac{U_L}{k_H}................\left(3\right)$

利用GB/T2317.2-2000，将纳赤台、格尔木、西宁试验中的导线的淋雨起晕电压换算到海拔1000m地区，同时将该结果与武汉试验数据相比较，将二者差值列于表1。

表1利用GB/T2317.2-2000将纳赤台、格尔木、西宁

分裂导线淋雨数据修正到海拔1000m后的误差

交流分裂导线	西宁武汉起晕电压差值	格尔木武汉起晕电压差值	纳赤台武汉起晕电压差值
				LGJ-300	2.55％	4.46％	10.87％
LGJ-400	0.70％	3.02％	11.76％
				LGJ-500	1.89％	---	12.02％

GB/T775.2-2003《绝缘子试验方法第二部分：电气试验方法》提出：绝缘子可见电晕试验是以海平面即海拔0m为基准的，试验地点不在海平面上进行时，则应将试验实测结果成以修正系数k：

$k=\frac{1}{1-H/10}.............\left(4\right)$

式中H为试验地点海拔高度，km。

按照上述方法，将纳赤台、格尔木、西宁、武汉等地的各利直径输电导线的淋雨起晕电压换算到海拔0m，对比的结果列表如下：

表2利用GB/T775.2-2003将纳赤台、格尔木、西宁分裂导线淋雨数据修正到海拔0m后的误差

交流分裂导线	西宁武汉起晕电压差值	格尔木武汉起晕电压差值	纳赤台武汉起晕电压差值
				LGJ-300	15.52％	18.75％	28.45％
LGJ-400	13.44％	17.12％	29.49％
				LGJ-500	14.78％	---	29.79％

将纳赤台、格尔木、西宁、武汉四地四分裂导线的起晕电压随海拔高度的变化关系用各种形式拟合后发现，采用指数和线性形式表示误差较小。因此，在海拔修正时采用了这种形式来进行研究，海拔修正模型可以表示为：

U_校正＝U_试验×e^AH...................(5)

H的单位为km。

表3利用式(5)取拟合值A＝0.055将纳赤台、格尔木、西宁数据修正到海拔0m后的误差

交流分裂导线	西宁武汉起晕电压差值	格尔木武汉起晕电压差值	纳赤台武汉起晕电压差值
				LGJ-300淋雨	1.40％	-0.40％	-1.74％
LGJ-400淋雨	-0.43％	-1.78％	-0.95％
				LGJ-500淋雨	0.75％	---	-0.72％

表4利用式(6)取拟合值B＝0.052将纳赤台、格尔木、西宁数据修正后的误差

交流分裂导线	西宁武汉起晕电压差值	格尔木武汉起晕电压差值	纳赤台武汉起晕电压差值
				LGJ-300	1.47％	-0.04％	-0.64％
LGJ-400	-0.35％	-1.42％	0.17％

交流分裂导线	西宁武汉起晕电压差值	格尔木武汉起晕电压差值	纳赤台武汉起晕电压差值
				LGJ-500	0.82％	---	0.40％

由表1-表4可以看出，指数公式和线性形式的修正方法较之GB/T 2317.2-2000和GB/T775.2，对分裂导线起晕电压进行海拔修正的误差大幅减小，通过拟合选取合适的A值和B值，对试验中所采用的导线，可以将误差控制在±2％之内。

分析表明，相比较GB/T2317.2-2000《电力金具电晕和无线电干扰试验》和GB/T775.2-2003《绝缘子试验方法第二部分：电气试验方法》电气设备的起晕电压海拔修正的规定，采用(5)式指数形式的海拔修正方法，以及(6)式线性的海拔修正方法，对分裂导线起晕电压海拔进行修正是切实可行的，可以将两种形式应用于750kV输电线路导线起晕电压的海拔修正，并且可以针对750kV输电线路所用不同型号导线可以拟合确定不同的AB值，以进一步减小修正误差。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (2)

1.一种750kV输电线路导线起晕电压高海拔修正方法，其特征在于：

(1)依据电晕损失测量曲线通过切线法获得试验起晕电压U_试验；

(2)建立750kV输电线路起晕电压海拔修正模型；

(3)将步骤(1)中的试验起晕电压U_试验代入步骤(2)中的起晕电压海拔修正模型得到海拔校正电压。

2.如权利要求1所述750kV输电线路导线起晕电压高海拔修正方法，其特征在于，所述750kV输电线路起晕电压海拔修正模型为

U_校正＝U_试验×e^AH...............................(5)

或

其中：U_校正为校正到海平面的校正电压；U_试验为试验起晕电压；H为试验地点海拔高度，km；A和B为海拔校正参数。

Images