空间电荷对棒一板间隙电放电路径的影响研究

摘要

绕击是造成超高压、特高压输电线路雷击跳闸的主要原因。一些保护角满足现有规程和设计标准的输电线路也会发生绕击事故。在雷电击中点影响因素的研究中，雷云静电场作用下地面突出物附近电晕放电产生的空间电荷或流注、先导发展中产生的空间电荷对击中点的影响已有所表现，这一因素可能是导致异常绕击事故的原因之一。
　　 本文针对空间电荷对放电路径的影响进行了研究。搭建了棒一板间隙试验平台并采用高速摄像系统对放电路径进行观测。一方面，利用预加直流电压并叠加雷电冲击电压进行直流加雷电冲击试验。模拟静电场形成的空间电荷对放电路径的影响，试验发现所加电压为负极性时，空间电荷对放电路径略有影响，而正极性时不明显。另一方面，通过正极性雷电波和操作波试验，验证放电过程中空间电荷的影响，试验统计结果表明操作波作用下尖头棒上放电点远离针尖的概率大于雷电波；随着正极性冲击波幅值的增大，放电点远离针尖的概率增大。棒电极头部形状影响空间电荷的产生和放电点的位置：当电极由尖头棒变为球头棒时，放电点集中分布于球头的现象明显。试验证明，操作冲击放电过程中棒电极尖端产生的空间电荷严重畸变了尖端周围电场强度，使棒电极放电点远离针尖；空间电荷影响大小受冲击电压极性、波形及幅值的影响。仿真结果也验证了空间电荷的电场屏蔽效应。