高压直流输电线路绝缘子积污特性试验与仿真研究

发布时间：2017-11-24 14:27

  本文关键词：高压直流输电线路绝缘子积污特性试验与仿真研究

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【摘要】：随着工业水平的不断发展,电网电压等级的不断提高,电力设备外绝缘污闪事故日益严重,给电力系统安全稳定运行带来了极大的隐患,影响了国民经济的发展。研究不同型号绝缘子在不同气候、地域条件下的积污特性,对了解绝缘状态、预防绝缘子污闪有重要意义。目前,国内外学者大多利用自然积污试验研究绝缘子积污特点,而通过流体力学数值仿真方法分析绝缘子积污规律的工作还有所不足。本文主要通过自然积污试验与仿真模拟相结合的方法,研究瓷钟罩和复合绝缘子的积污特点及其影响因素,结果具有一定理论及工程意义。本文针对±660kV银东线路常见的绝缘子进行了为期一年的自然积污试验,总结了不同型号绝缘子上、下表面污秽不均匀系数、灰盐比等参数的变化规律。利用AutoCAD软件建立了U550BP/240H瓷钟罩绝缘子和FXBZW-±660/300复合绝缘子的物理三维模型,并导入流体力学仿真软件Fluent中进行气固两相流模拟,分析了绝缘子表面静压、周围气流速度的分布情况,研究了污秽粒子与绝缘子表面的碰撞特性,总结了风速、污秽粒子粒径、风倾角、电场力等因素对绝缘子表面的污秽撞击率影响规律。自然积污试验结果表明：瓷绝缘子上下表面污秽不均匀系数远大于复合绝缘子；同串绝缘子积污具有高压端和接地端积污比较严重,中间部分积污较轻,且分布呈锯齿状的特点；复合绝缘子伞裙直径越小,积污越严重；瓷绝缘子、复合绝缘子灰盐比都服从正态分布规律,瓷绝缘子灰盐比高于复合绝缘子。数值仿真结果表明：绝缘子迎风面静压值大于背风面,气流速度在接近绝缘子表面时会迅速下降并接近零,在绝缘子表面形成边界层,这有利于污秽的积累。污秽粒子与绝缘子表面碰撞特性主要受到气流曳力、重力、电场力的综合作用。当风速或粒径增加时,绝缘子表面污秽撞击率有所增加,粒径对污秽撞击率的影响比风速更明显。风倾角向上时,下表面污秽撞击率上升,且倾斜角度越大,下表面的污秽撞击率越高；风倾角向下时,上表面污秽撞击率上升。风速、粒径较小时,荷电尘粒易在电场力的作用下使污秽撞击率增加,当风速增加时,粒子受到气体曳力影响更明显,电场力的影响减弱。通过有限元法仿真计算了复合绝缘子串表面场强分布特点,发现场强分布与绝缘子串积污分布具有较高一致性,即“中间低,两头高”,证明荷电尘粒易在电场力作用下沉积在伞群表面。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM216;TM75

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本文编号：1222586