CN103954867B - 直流输电线路山火放电模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种直流输电线路山火放电模拟试验装置，由调压器(2)、充电试验变压器(3)、燃烧池(7)、直流输电导线(8)、绝缘子串(9)、放电参数采集装置(10)组成。其中调压器(2)的输出端与充电试验变压器(3)的输入端相连接。直流输电导线(8)悬吊式挂接绝缘子串(9)的高压端。燃烧池(7)置于直流输电导线(8)下方。放电参数采集装置(10)由其放电参数传感器与燃烧池(7)的信号输出端相连接。该装置：1)可模拟不同火势的跳闸；2)提供试验平台；3)可用于山火防治；4)保证设备和人身安全；5)结构简单，维护方便。
Description
技术领域
本发明属于电气工程技术领域，涉及一种直流输电线路山火放电模拟试验装置。
背景技术
近年来，我国高压直流输电线路发展迅速，直流输电线路因山火放电引发的跳闸停电事故也越来越多，并已严重威胁电力系统的安全运行。2012年±500kV江城线因山火跳闸达14次之多；为探索跳闸的机理和形成条件，国内外相关科研机构在人工气候室建立模拟输电线路山火放电试验装置。但上述试验装置在模拟输电线路山火时，其导线所施加的电压远低于输电线路实际运行电压，燃烧火源也往往为单一气体火或木垛火，且多数情况下只模拟了交流输电线路因山火放电的情况。而实际运行的直流输电线路，线路电压比交流线路还要高，跳闸的原因也比交流输电线路复杂，再者输电线路沿线下方的燃烧物多为灌木、杂草。因此，现有模拟输电线路山火放电试验装置尚不能模拟实际直流输电线路的山火跳闸，继续存在与自然环境下直流输电线路之间的差距，试验结果更无法放到直流输电线路山火的防治中推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，开发一种可模拟不同燃烧条件下的直流输电线路山火放电模拟试验装置。该装置可模拟实际不同极性直流高压输电线路在不同燃烧条件下的山火跳闸事故，使待跳闸试验的导线十分接近实际运行直流输电线路的电磁场特性，为深入揭示直流输电线路山火跳闸机理和外绝缘特性，开发出更为先进的直流输电线路山火防治与抗山火设计技术提供试验平台。
本发明的技术方案是，参见图1，所述直流输电线路山火放电模拟试验装置如图1所示。由调压器2、充电试验变压器3、交流保护电阻4、倍压整流装置5、直流保护电阻6、燃烧池7、直流输电导线8、绝缘子串9、放电参数采集装置10连接组成。其中所述调压器2的输入端与外设交流电源1的输出端相连接，调压器2的输出端与充电试验变压器3的输入端相连接。该充电试验变压器3的输出端通过交流保护电阻4与倍压整流装置5的输入端相连接。该倍压整流装置5的输出端通过直流保护电阻6与直流输电导线8端头相连接。该直流输电导线8悬吊式挂接所述绝缘子串9的高压端。该绝缘子串9的另一端接地。所述燃烧池7置于直流输电导线8下方。所述放电参数采集装置10由其放电参数传感器与燃烧池7的信号输出端相连接。所述直流输电导线8与燃烧池7的信号输出端之间电信号无线通讯联接。这样，当直流输电导线8、燃烧池7的信号输出端、放电参数采集装置10的放电参数传感器遭遇燃烧池7与直流输电导线8之间的空气间隙被火焰击穿形成的贯穿性导电通道时，即刻实现直流输电导线8与燃烧池7的信号输出端之间的电信号无线通讯响应。
由以上构成的直流输电线路山火放电模拟试验装置工作时配置有一个模拟山火发生器。参见附图1，该模拟山火发生器由一燃烧池7和一个放电参数采集装置10组成。其中放电参数采集装置10通过其放电参数传感器与燃烧池7的信号输出端相连。燃烧池7使用时置于上述直流输电导线8的正下方。模拟山火放电试验时，燃烧池7和直流输电导线8间的空气间隙被击穿而形成贯穿性的导电通道，实现直流输电导线8与燃烧池7信号输出端及放电参数采集装置10的放电参数传感器之间电信号的无线通讯联接。由于上述倍压整流装置5拥有极性转换开关，故可根据需要输出正极或负极直流高压；直流输电导线8可根据所施加的电压选择四分裂、六分裂或更多分裂导线，绝缘子串9可选择为与直流输电导线8电压等级相同的绝缘子串类型。而直流输电导线8与燃烧池7的高度可通过导线上方预置的升降式悬梁调节。
本发明的工作原理是：往燃烧池7内添加依据试验需要择取的灌木、杂草，控制燃烧物数量和鼓风大小，引燃。待火势稳定，将调压器2的输入端外接交流电源1，该交流电源1为10kV工频高压电源。调压器2获取电源后，调节其输出电压至充电试验变压器3的输入端，经充电试验变压器3升高电压得到更高的交流电压。当从充电试验变压器3输出的高电压经过倍压整流装置5后，得到所需要的直流高电压并将该电压输出至直流输电导线8，使其带上与实际运行线路电压同等级的直流高压。通过绝缘子串9上方的升降式悬梁逐渐缩小导线与燃烧池7之间的空气间隙，当直流输电导线8所带直流高压大于其与地即燃烧池7之间的空气间隙耐受水平时，空气间隙被放电击穿而形成贯穿性的导电通道，将直流输电导线8与燃烧池7信号输出端及放电参数采集装置10的放电参数传感器之间电信号的无线通讯联接路径接通，此时放电参数采集装置10自动记录放电击穿瞬间的泄漏电流值和火焰参数等数据。交流保护电阻4和直流保护电阻6分别用来限制空气间隙被击穿时流过倍压整流装置5和充电试验变压器3的短路电流值，避免短路电流过大对倍压整流装置5和充电试验变压器3造成损害。每次空气间隙放电击穿时，记录直流输电导线8的直流电压值，直流输电导线8与燃烧池7的间距，以及放电参数采集装置10自动采集的放电通道泄漏电流与空气离子浓度、环境温湿度、火焰温度和电导率等参数。归纳和总结以上试验数据，即可得到实际直流输电线路在不同燃烧物、不同火势情况下的跳闸电场强度、跳闸泄漏电流等数据，分析出直流输电线路山火跳闸的影响因素。
本发明的有益效果是：
1)、容量高，输出电流大，可模拟实际运行不同极性、不同电压等级直流输电线路在不同燃烧物、不同火势大小条件下的山火跳闸特性；
2)、为深入揭示直流输电线路山火放电导致跳闸的机理和外绝缘特性提供了试验平台；
3)、试验结果可以直接应用于直流输电线路山火防治和抗山火设计工作；
4)、能够保证模拟山火放电试验时设备和人身的安全；
5)、结构和操作简单、成本低，运行维护方便。
附图说明
图1为本发明直流输电线路山火放电模拟试验装置一个具体实施例的结构框图，图中标示为：
1—交流电源，
2—调压器，
3—充电试验变压器，
4—交流保护电阻，
5—倍压整流装置，
6—直流保护电阻，
7—燃烧池，
8—直流输电导线，
9—绝缘子串，
10—放电参数采集装置。
具体实施方式
参见附图1，图1所示为本发明直流输电线路山火放电模拟试验装置一个具体的实施例。该实施例中交流电源1采用10kV工频高压电源，电源容量大于或等于1500kVA；调压器2采用市售TSJA-1500型单相调压器，额定容量1500kVA，输入电压10kV，输出电压0-10.5kV；充电试验变压器3采用市售YDTCW-1500/500型试验变压器，额定容量1500kV，额定输入电压10kV，额定输出电压500kV；交流保护电阻4和直流保护电阻6采用市售通用电阻，电阻值依次分别为10kΩ和1800MΩ；倍压整流装置5采用市售CQSB(J)-15000型两级倍压整流装置，额定输出电压±1000kV，额定输出电流1.5A；燃烧池7采用市售带信号输出端和用于控制燃烧物火势的鼓风机的HCKJ-120型燃烧池；直流输电导线8采用市售LGJ型多分裂钢芯铝绞线；绝缘子串9采用市售FXBW型硅橡胶复合绝缘子；放电参数采集装置10采用市售FID2010T型放电参数采集与分析系统。上述交流电源1、调压器2、充电试验变压器3、交流保护电阻4、倍压整流装置5、直流保护电阻6、燃烧池7、直流输电导线8、绝缘子串9、放电参数采集装置10按上述本发明的技术方案，参照附图1所示连接关系进行连接搭建。其中调压器2的输入端与外设交流电源1的输出端相连接，调压器2的输出端与充电试验变压器3的输入端相连接。充电试验变压器3的输出端通过交流保护电阻4与倍压整流装置5的输入端相连接。倍压整流装置5的输出端通过直流保护电阻6与直流输电导线8端头相连接。直流输电导线8悬吊式挂接绝缘子串9的高压端，绝缘子串9的另一端接地。燃烧池7置于直流输电导线8下方。放电参数采集装置10由其放电参数传感器与燃烧池7的信号输出端相连接。直流输电导线8与燃烧池7的信号输出端之间电信号无线通讯联接。由以上构成的本发明的直流输电线路山火放电模拟试验装置，经试制试用被证明效果良好，具有结构简单、安全可靠和操作使用方便的特点，完全达到设计要求。
Claims (1)
1.一种直流输电线路山火放电模拟试验装置，其特征在于，它由调压器(2)、充电试验变压器(3)、交流保护电阻(4)、倍压整流装置(5)、直流保护电阻(6)、燃烧池(7)、直流输电导线(8)、绝缘子串(9)、放电参数采集装置(10)组成，其中所述调压器(2)的输入端与外设交流电源(1)的输出端相连接，调压器(2)的输出端与充电试验变压器(3)的输入端相连接，该充电试验变压器(3)的输出端通过交流保护电阻(4)与倍压整流装置(5)的输入端相连接，该倍压整流装置(5)的输出端通过直流保护电阻(6)与直流输电导线(8)端头相连接，该直流输电导线(8)悬吊式挂接所述绝缘子串(9)的高压端，该绝缘子串(9)的另一端接地，所述燃烧池(7)置于直流输电导线(8)下方，所述放电参数采集装置(10)由其放电参数传感器与燃烧池(7)的信号输出端相连接，所述直流输电导线(8)与燃烧池(7)的信号输出端之间电信号无线通讯联接。
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