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摘 要

近年来随着我国电网建设速度的不断加块，越来越多的输电线路不得不经过植被繁茂的山区。然而，由于异常天气影响，以及秋后烧荒、祭祀等风俗盛行，由输电线路走廊山火引发的线路故障率高居不下。

本文对长间隙空气击穿理论进行研究结合典型500kV输电线路因山火跳闸事故，初步认识导致输电线路因山火跳闸的原因。由此发现，山火隔离带、增大导线净空距离以及制定严格的防山火制度都是保护输电线路的有效方法。

为了探究山火引发输电线路跳闸的机理和影响因素，设计了一套可进行电压操控，采用热电偶对火源场际参数进行标定，可将击穿电压及泄露电流记录并储存在计算机当中的高热强焰条件棒-板空气间隙模拟平台。为了确保实验的正常进行，对设计的平台进行了三个简单的测试。在无火源条件下，间隙距离为13 cm、17 cm、22 cm和25cm下的击穿电压梯度分别为4.2、3.8、3.7和3.9 kV/cm。由此可知，随着间隙高度的升高，空气间隙击穿电压也随之增加。利用木条和酒精分别模拟高温、高热火源，对空气间隙击穿特性进行标定。发现，来自火中的烟和颗粒物中的粒子和离子可以降低降低导体之间的空气介质绝缘强度。逐渐增加电压时，电极附近产生了一个强大的电场。在电场作用下，导体的表现出剧烈的振荡。

关键词：输电线路 山火 跳闸 气隙击穿 装置调试

Experimental device and its test of rod - board air gap breakdown characteristic under high temperature and hot flame

ABSTRACT

In recent years, with the continuous increase in the construction speed of China's power grids, more and more transmission lines have to pass through the mountains with lush vegetation. However, due to the influence of abnormal weather, sacrifices and other customs, the failure rate of the line caused by the fire of the transmission line corridor was high.

In this paper, we study the theory of long-gap air breakdown combined with a typical 500 kV transmission line due to a mountain fire trip accident and realize that the transmission line is tripped by a mountain fire. From this, it was found that the Shanhu Isolation Belt, increasing the clear distance of the conductors, and establishing a strict fire prevention system are all effective ways to protect the transmission lines.

In order to explore the mechanism and influencing factors of tripping of transmission lines caused by hill fire, a set of voltage control was designed and thermocouple was used to calibrate the inter-field parameters of the fire source. The breakdown voltage and leakage current can be recorded and stored in the computer. High heat intense flame condition rod-plate air gap simulation platform. In order to ensure the normal operation of the experiment, three simple tests were performed on the designed platform.The breakdown voltage gradients at the gap distances of 13 cm, 17 cm, 22 cm, and 25 cm were 4.2, 3.8, 3.7, and 3.9 kV/cm, respectively, in the absence of a fire source. It can be seen that as the gap height increases, the air gap breakdown voltage also increases. Using wooden bars and alcohol to simulate high temperature and high heat sources respectively, air gap breakdown characteristics were calibrated. It has been found that particles and ions in smoke and particles from fire can reduce the dielectric strength of air dielectrics between conductors. As the voltage is gradually increased, a strong electric field is generated near the electrode. Under the action of an electric field, the conductors exhibit violent oscillations.

Keyword：Transmission line ;wildfires ;trip ;gap breakdown

目 录

摘要................................................................................................................................................Ⅰ

ABSTRACT.............................................................................................................Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.1.1研究目的 1

1.1.2研究意义 1

1.2国内超压超高压输电线路状况 1

1.3国内外研究综述 3

1.3.1国内研究综述 3

1.3.2国外研究综述 4

1.4研究内容方法与技术路线 4

1.4.1研究内容 4

1.4.2研究方法 5

1.4.3技术路线 5

第二章 长间隙空气击穿理论 6

2.1气体放电的基本粒子 6

2.2带电粒子的产生及消失 7

2.2.1带电粒子的产生 7

2.2.2带电粒子的消失 7

2.3汤森放电理论与流注理论 8

2.3.1汤森放电理论 8

2.3.2流注理论 10

2.4气体击穿 11

2.5本章小结 11

第三章 典型事故案例分析 12

3.1事故基本情况 12

3.2事故原因分析 13

3.3防治对策 14

3.4本章小结 15

第四章 高热强焰条件棒-板空气间隙模拟平台设计和测试 16

4.1 高热强焰条件棒-板空气间隙模拟平台设计 16

4.1.1高热强焰条件棒-板空气间隙模拟平台组成 16

4.1.2高热强焰条件棒-板空气间隙模拟平台原理 18

4.1.3高热强焰条件棒-板空气间隙模拟平台模拟条件 19

4.2高热强焰条件棒-板空气间隙模拟平台测试 19

4.2.1 无火焰状态下击穿放电特性 19

4.2.2 火源条件下击穿放电特性 21

4.2.3 电场力对火源的影响 22

4.3本章小结 23

第五章 结论与展望 24

5.1结论 24

5.2展望 24

参考文献 25

致 谢 26

第一章 绪论

1.1研究目的及意义

1.1.1研究目的

近年来随着我国经济的复兴与飞速发展，电网建设的速度也不断加块。越来越多的输电线路经过植被繁茂的山区，并沿着线路铺设方向形成电力走廊。然而，由于全球变暖等异常天气影响，以及秋后烧荒、祭祀等风俗盛行，由输电线路走廊山火引发的线路故障率高居不下。

输电线路走廊一旦发生山火，将会导致线路的绝缘水平急剧下降，空气绝缘间隙被击穿，导线发生相间短路或对地短路，然而并不是所有发生在输电线路下面的山火都会导致线路跳闸，火焰温度、电导率、烟雾、灰烬等综合作用是导致线路绝缘度急剧下降进而发生跳闸故障的主要原因。

1.1.2研究意义

发生山火时由于剧烈的燃烧火势而产生的碳气混合烟是导致线路跳闸的直接原因。此外，火势的发展会因局部地方在山体阻隔的作用下形成的过风通道而加速，尤其是发生在谷底的山火极易顺陡坡之势向上掀起火浪。因此，研究山火导致输电线路间隙绝缘强度下降的机理和间隙击穿特性对输电线路的运行和维护具有重要意义。

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