低气压下的直流电弧特性

低气压下的直流电弧特性

张志劲,蒋兴良,胡建林,孙才新

(重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆400044)

摘　要:低气压下绝缘子污闪放电过程中局部电弧存在飘离绝缘子表面形成空气间隙电弧的现象。为研究低气压下沿面电弧和空气间隙电弧特性并确定二者的差异,利用三角形玻璃平板和铜球电极在人工气候室分别测试了

低气压沿面直流电弧和空气间隙直流电弧特性。结果表明:随着气压降低,沿面直流电弧和空气间隙直流电弧的E -I 特性明显下降;同等条件下,单位长度沿面直流电弧电压高于单位长度空气间隙直流电弧电压;泄漏电流为0.1～0.5A 时,空气间隙直流电弧和沿面直流电弧的E -I 特性均可按幂指数或线性表示;空气间隙直流电弧特性受气压的影响程度较沿面直流电弧特性大。研究结果为进一步揭示低气压下绝缘子串直流污闪放电机理打下了基础。

关键词:沿面电弧;空气间隙电弧;泄漏电流;直流;伏安特性;低气压中图分类号:T M 852

文献标志码:A

文章编号:1003-6520(2009)04-0790-06

基金资助项目:国家重点基础研究发展计划(973)(2009C B724503);重庆大学青年骨干教师创新能力培育基金。

Project S upported by National Basic Research Program of China (973)(2009CB724503),Fou ndation of Chongqing University .

Characteristic of DC Arc Under Low Air Pressure

ZH ANG Zhi -jin ,JIANG Xing -liang ,H U Jian -lin ,S UN Cai -x in (S tate Key Labo rato ry of Pow er T ransmissio n Equipment &System Security and New Technology ,

Chongqing U niversity ,Chongqing 400044,China )

A bstract :T he pa rtial arc may derive fro m the surface o f po lluted insula to r string and form the air g ap arc dur ing the po llution fla shov er pr ocess at low air pressure .U sing the tria ng le glass plate a nd copper sphere electro de separa tely ,the air g ap dc ar c characteristic and surface dc a rc perfo rmance under lo w air pre ssure were tested in the ar tificial cli -ma te chambe r to confirm the difference between them .T he experimental results show that :the cur ve o f E -I charac -te ristic o f air g ap dc a rc and surface dc ar c may turn dow n under low er air pressure ,the v oltage of sur face dc arc pe r length is hig her than that of air ga p dc ar c per le ng th a t the same conditio ns ,the E -I characteristic o f air g ap dc a rc and surface dc arc can be described as pow er functio n o r linear func tion when the leakage cur rent is in the range o f 0.1～0.5A ,and the influence of air pressure o n air g ap dc a rc characteristic is mo re obvious than that of surface dc arc .These results ca n offer a theo retical basis for deeply inve stigating dc po llution flashove r mechanism of insulato r string unde r lo w air pressure .

Key words :surface ar c ;air gap arc ;leakage current ;DC ;vo ltag e -cur rent cha racteristic ;lo w air pressure

0　引言

近年来,低气压下污秽绝缘子闪络电压降低的现象引起人们的高度重视。日本、前苏联、加拿大和我国等均对低气压下绝缘子污闪过程和机理开展了大量的研究工作[1-29]。大多数研究者认为,气压降低,电弧的伏安特性将发生变化,从而引起污闪特性发生变化。因此,国内外对低气压下的电弧特性进行了大量试验研究,结果表明,低气压下电弧的E -I 特性可表示为E =AI -n [1-6]。式中,E 为单位长度电弧电压,V /cm ;I 为电弧电流,A ;A 、n 为与电极形状、电源类型、气压、沿面介质等有关的电弧常数。

Bergm an 等在气压为70.3kPa 时测试了染污

平板表面交流电弧的特性,提出了E -I 特性中的A =84,n =0.7

[1]

。

Kaw am ura 等测试了染污三角形玻璃平板表面负极性直流电弧的伏安特性。结果表明,气压为101kPa 时,A =63,n =0.5;气压为13kPa 时,A =53,n =1.0[2]。

Ishii 等利用光电测量法对直流电弧的E -I 特性进行了测试,结果表明气压为101kPa 时,A =40～50,n =0.83;气压为40kPa 时,A =20～35,n =0.77[3]。

张仁豫等在水平放置的三角形平板玻璃模型上测试了直流电弧的E -I 特性,提出正极性直流下A

=120×(p /p 0)0.25

,n =0.52;负极性直流下A =148

×(p /p 0)

0.25

,n =0.52,p 、p 0分别为实际大气压和

标准大气压,p 0=101.32kPa [4]。

由上可知,各国研究者主要进行沿面电弧的测试且提供的A 、n 有较大差异,而深入对不同气压下

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790·第35卷第4期2009年 4月

高　电　压　技　术

High Voltage Engineering Vol .35No .4

Apr .　2009