长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究-间隙系数

第34卷第24期中国电机工程学报V ol.34 No.24 Aug.25, 2014

2014年8月25日Proceedings of the CSEE ©2014 Chin.Soc.for Elec.Eng. 4145 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2014.24.019 文章编号：0258-8013 (2014) 24-4145-07 中图分类号：TM835

长空气间隙负极性操作冲击放电特性研究

(II)-间隙系数

安韵竹1，戴敏2，李志军2，蓝磊1，文习山1，王羽1，叶奇明2

(1．武汉大学电气工程学院，湖北省武汉市 430072；

2. 中国电力科学研究院，湖北省武汉市 430074)

Research on Typical Long Air Gaps With Negative Switching Impulses(II)-Gap Factor AN Yunzhu1, DAI Min2, LI Zhijun2, LAN Lei1, WEN Xishan1, WANG Yu1, YE Qiming2

(1. School of Electrical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei Province, China;

2. China Electric Power Research Institute, Wuhan 430074, Hubei Province, China)

ABSTRACT: The negative discharge characteristics of long air gaps vary with atmospheric environment, tests’ setup and gap type. Two waveforms of −20/2500μs and −80/2500μs were employed in present tests to study the factors influencing the negative switching discharge characteristics of long air gaps, such as atmospheric condition, applied voltage waveform, grounded rod height and conductor grounded method. The gap factors of rod-rod gaps and rod-conductor gaps were calculated based on the rod-plane gaps. The tests results indicated that the air humidity and conductor grounded method had significant influences on negative discharge characteristics of long air gaps; the 50% discharge voltage of these typical air gaps were higher with applied voltage of −20/2 500μs than that with applied voltage of −80/2 500μs when the gap distance exceeded 4m and versus when the gap distance was smaller than 3m. Grounded rod height had some effects on 50% discharge voltage of these typical air gaps. Gap factors increased nonlinearly with gap distance and gap factors between rod-rod gap and rod-conductor gap tended to level off to 1.05.

KEY WORDS: long air gaps; switching discharge; atmospheric correction coefficient; grounded rod height; conductor grounded method; gap factor

摘要：大气环境、电极布置方式和间隙类型等对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性均有不同程度的影响。分别采用20/2500μs和80/2500μs两种负极性操作冲击电压波进行放电试验，研究了气象条件、波头时间、下电极高度及导线接地方式等对空气间隙放电特性的影响，并对以棒–板间隙为基准，分析计算棒–棒间隙、棒–线间隙的间隙系数。试验结果显示：湿度对长空气间隙的负极性操作冲击放电特性试验具有明显的影响；间隙距离大于3m时，20/2500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高，间隙距离小于3m时，80/2500μs负极性操作冲击电压波作用下空气间隙的50%放电电压较高；下电极高度对棒–棒间隙放电特性具有一定的影响；导线接地方式对棒–线间隙的50%负极性操作冲击放电电压具有显著影响。间隙系数随间隙距离呈非线性变化趋势，棒–线间隙对棒–棒间隙的间隙系数随间隙距离增大基本趋于稳定值1.05。

关键词：长空气间隙；操作中击放电；大气修正系数；下电极高度；导线接地方式；间隙系数

0 引言

由于目前观测手段的限制，无法全面对雷电放电过程进行研究。近50年来，大量典型电极间隙放电试验表明，可以利用实验室长间隙放电试验近似模拟自然雷电最后一击的放电过程。棒–棒间隙、棒–板间隙、棒–线间隙可分别模拟雷击独立垂直目标物、雷击大地及雷击水平线型目标物放电过程，其负极性放电特性的研究对研究雷击放电物理过程以及雷电放电过程的模拟具有十分重要的意义。然而，实验室长间隙放电过程受试验对象几何结构、大气条件、施加电压类型等因素的影响，使得放电试验结果存在一定的差异。

国内外在大气修正系数方面持续开展了大量放电试验研究。长空气间隙放电间隙尺寸大，放电过程受大气条件的影响较大，其修正系数应综合考虑空气相对密度、海拔高度及空气湿度三方面因素。对此，IEC60-1—1989和GB/T 16927.1—1997推荐采用基于g参数进行大气修正，该方法适应于环境条件与标准大气条件相差不明显的情况。

施加冲击电压波形对长空气间隙的放电特性