[发明专利]抑制直流输电线路电晕放电和积污的方法及电介质覆膜极导线

说明书

抑制直流输电线路电晕放电和积污方法及电介质覆膜导线，在极导线表面包覆电介质层，当极导线发生电晕放电时形成介质阻挡放电，放电过程中异极性电荷在电介质层外表面持续附着累积，极导线的原电场和异极性电荷产生的电场方向相反，异极性电荷电场削弱了原始电场，因而，电晕放电会减弱，当合成电场强度低于起晕场强时，电晕放电便会停止；通过形成介质阻挡放电，降低极导线周围电场强度，抑制电晕放电，降低空间污秽颗粒的荷电量，导致驱动空间污秽颗粒被荷电后沉集积污的静电力减小从而抑制积污。本发明有利于抑制高压直流输电线路电晕放电，降低电晕损耗，改善电磁环境，减轻积污，降低外绝缘污闪及设备击穿风险。

技术领域

本发明提出一种抑制直流输电线路电晕放电和积污的方法和电介质覆膜极导线，属于直流输电线路电晕放电、电磁环境控制及保护领域。

背景技术

直流输电具有输电能力强、损耗小、输送距离不受限制、可实现两侧交流系统之间非同步联网等优点，在点对点、不同区域电网间大容量输送电能中得到工业化应用，目前有±500kV、±660kV超高压输电工程，±800kV、±1100kV特高压输电工程运营。近年来，由于我国的能源需求与资源禀赋呈逆向分布，能源需求主要集中在东部和中部经济较发达地区，而用于发电的煤炭、水电、太阳能和风能资源基地主要分布在远离负荷中心的北部、西北部和西南，相距800-3000km之遥。远距离、大范围跨区域输电的需求促使特高压直流输电快速发展，已有十七条特高压流输电工程建成投运。特高压直流输电已成为我国坚强智能电网和特高压交直流电网建设的重要部分，主要能源输送动脉。另一方面，近年来可用于海上风电并网、交流系统互联、孤岛供电柔性直流输电，±110～±425kV高压直流输电技术快速发展，直流输电技术己经成为我国电力系统输电领域的核心技术。除了输送风电的海底电缆、隧道电缆、高绝缘防护要求等特殊情况外，直流输电路主要采用架空裸导线作为极导线。直流输电的根本特征是输电导线电压极性固定不变，因而产生静电效应。电晕放电使输电导线周围的空中悬浮粒子带上电荷，荷电后的悬浮粒子在电场力作用下做定向运动到达极导线、绝缘子和设备表面，形成直流积污。直流输电线路设施积污远比交流严重，给输电运行带来不利影响甚至威胁运行安全。其中极导线积污后，导线表面粗糙度增加，起晕电压就会降低，电晕放电就会加强，又引发离子流密度增大，合成场强增大，悬浮粒子荷电量增加，导致直流积污就会更加严重。积污和电晕放电两者相互促进，恶性循环。输电线路投运后，随着时间的延长，电晕放电特性持续恶化，电晕损耗持续增大。电晕放电产生的离子流密度、合成场强、无线电干扰、可听噪声也持续增大，电磁环境持续劣化，甚至超标，输电线路就不得不停产改造。电磁环境超标可能对居民身体健康有不利影响，引发环保纠纷而影响电力供应。不仅如此，积污严重容易引发污闪，危害电网安全运营，导致设备因局部放电击穿造成损坏，直流输电线路的污闪风险及局部击穿风险远高于交流输电线路。

目前直流输电线路电晕放电、电磁环境控制主要是通过增大导线截面、增大分列线间距、增加分裂线数、调整极间距，或者采用异型分裂导线等方法使导线表面场强略低于起晕场强。这些措施无法在现有技术水平上降低电晕损耗，并且，无法控制长期运行后积污导致的电晕损耗和电磁环境恶化，长期运行后，可能出现电磁环境超标的现象，无法保证输电线路全寿命周期电磁环境达标。

对于绝缘子积污，外绝缘方面采取增加绝缘子串长度、每隔一定时间重新刷一遍涂料，或清洗绝缘子等措施，在对地高度不变的情况下，外绝缘子串长度增加，杆塔高度就要抬高，外绝缘控制建设成本增加。绝缘子清洗或喷刷涂料带来巨大的运维工作量，并且增加外绝缘控制的运行成本。

对于直流输电备积污引起局部放电导致设备损坏的问题，目前无法阻止设备表面在静电场作用下积污，没有有效的防范方法，只能是每次停电检修期间用人工对清洗设备表面污秽进行清洗，增加了检修工作量，增加了维护费用。