低气压污秽绝缘子雷电冲击闪络特性研究

作     者：朱信翰 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张志劲

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0823[工学-交通运输工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 

主      题：低气压 绝缘子 自然积污 雷电冲击 放电过程 

摘      要：国家“十四五规划中指出,西部铁路网建设是下一步战略骨干通道建设工程中的重点。青藏高原位于我国地理位置的第一阶梯,青藏铁路沿线的外绝缘设备长期处于高海拔、多沙尘等复杂环境下。高海拔环境条件使电气外绝缘强度下降,污秽绝缘子受雷击闪络会对铁路安全稳定运行产生严重威胁。因此,有必要对低气压条件下污秽绝缘子的雷电冲击闪络特性进行研究,为高海拔地区电气化铁路系统的外绝缘选择提供指导与依据。本文基于青藏铁路格拉段现场绝缘子积污特性测试结果为配制污秽依据,在人工气候室模拟低气压条件,对QBG-25/16(平)(编号为1型)和QBG-25/16(2000)(编号为2型)两种铁路绝缘子的雷电冲击闪络特性进行了研究,并利用高速相机对绝缘子在各种情况下的雷电冲击放电过程进行观测研究。通过上述研究,得到以下主要结论:(1)青藏铁路格拉段绝缘子自然积污等值盐密介于0.003～0.22 mg/cm,98%以上处于0～0.15 mg/cm之间;灰盐比介于0.39～26.03,74.3%以上灰盐比处于0～10之间,中位数为6.57。(2)绝缘子的正、负极性雷电冲击闪络电压与电压梯度随盐密增大、气压降低而呈幂函数下降,且1型绝缘子绝缘高度电压梯度更高,2型绝缘子爬电距离电压梯度更高,综合考虑认为2型绝缘子更适合于低气压的工作环境。(3)对绝缘子雷电冲击下放电过程进行观测与统计发现:1)干闪时初始电弧少且局部电弧出现后立即发生闪络,1型绝缘子闪络时间介于2～18μs以内,2型绝缘子闪络时间处于5～40μs之间。2)污闪时绝缘子多处位置同时出现局部电弧且有短暂电弧发展过程,1型绝缘子污闪时空气间隙电弧占比较大,闪络时间介于5～60μs,主要集中在5～20μs;2型绝缘子污闪时电弧主要沿绝缘子表面发展,闪络时间主要介于20～60μs。污秽绝缘子闪络时间均随气压降低而缩短。(4)考虑气压和盐密对污闪电压U进行电压校正并进行海拔修正,得到对于1型绝缘子,海拔每升高1 km统一爬电比距应增加8.3%～10.3%;对于2型绝缘子,海拔每升高1 km统一爬电比距应增加5.7%～7.6%。