摘要：长空气间隙放电物理过程的试验观测研究是揭示长间隙放电机制和建立放电分析模型的基础。在高速光学观测技术、放电电流测量技术、空间瞬态电场测量技术和同步观测技术4方面开展了研究。通过分析高速摄影仪的成像原理,设计了针对不同放电阶段先导通道光学特性的观测方法;通过合理设计电极结构,研制全数字式光电隔离采集系统,实现了对高电位放电通道电流的全数字式测量;基于Pockels效应,研制出测量幅值上限达800 kV/m的集成光波导瞬态电场仪;基于高速摄影仪曝光时钟信号,提出了各测量设备的数据同步方案。该研究为准确地获取长空气间隙放电关键物理参数,揭示长空气间隙放电发展的物理过程提供了有力支撑。

摘要：流注放电是正极性长空气间隙放电过程中首个完整放电阶段,获取低气压流注放电特性对于理解高海拔地区空气间隙击穿机制和雷击接闪过程具有重要意义。基于冲击电压下流注放电临界体积模型,同时考虑气压对临界体积内负离子脱附速率的影响,建立了综合考虑气压、电极曲率半径及电压上升率等多种因素的流注放电起始模型,实现了不同工况下流注放电起始场强和起始时延等特征参数的计算。设计构建了基于低气压1 m空气间隙放电腔体的流注放电实验观测系统,实验获取了0.06 MPa、0.08 MPa及0.1 MPa三种气压条件下的流注放电起始时延分布特性,并进一步对模型计算准确性进行了验证。利用该流注起始模型,在约化电场E/N恒定条件下,计算分析了气压、端部电极尺寸及电压上升率对流注放电起始平均电场和起始时延分散性的影响规律。该研究可为高海拔输变电工程设备绝缘配合和雷电屏蔽性能评估提供指导和参考。

摘要：随着海拔的升高,空气密度逐渐降低,导致空气间隙绝缘强度降低,研究高海拔低气压条件下的空气间隙放电特性,对高海拔地区输电线路及输变电设备的设计和运行有着重要的意义。为此,采用光电倍增管、光电集成电场传感器搭建光电联合检测系统,分别在西藏羊八井(海拔4300 m)、北京(海拔50 m)特高压试验基地开展了3m球–板间隙的正极性操作冲击放电试验,试验结果表明:海拔4300 m地区长间隙放电仍具有初始流注、流注–先导转化、先导发展等典型长间隙放电阶段,而高海拔流注起始升压时延均值53.53μs、有效电子形成的统计时延均值18.74μs均小于低海拔地区。临界体积、负离子密度、负离子寿命是统计时延的主要影响因素。当间隙施加相同操作波时,高海拔临界体积增长率为6.92 dm^(3)/μs,低海拔临界体积增长率为3.32 dm^(3)/μs,高海拔下临界体积增长速率显著增加。同时高海拔地区紫外线强度增加导致负离子密度增加,且高海拔下负离子寿命较短,更易电离出自由电子,因此高海拔统计时延均值显著降低。