考虑气象、几何参数、大气污染物的绝缘子表面污秽度预测方法

发布时间：2019-09-21 19:37

【摘要】：为了提出一种能综合考虑气象、绝缘子几何参数、大气污染物影响的污秽度预测方法,利用计算流体力学的方法对绝缘子的积污特性进行了研究,并对换流站污秽盐分构成进行了分析。研究表明:随风速增加,下表面积污量增加并维持在最大值的80%左右,上表面的积污量先增大后减小;相对湿度增加将使上下表面的积污量均增加,最大值小于同等条件下相对湿度为30%时的5倍。盐分构成分析显示污秽盐分构成具有地区一致性的特点。在利用相关研究成果考虑降雨清洗效应的情况下,结合实例对模型进行了验算,偏差最大的预测值小于实测值的4倍。该新的污秽度预测方法可以为污秽预测的进一步研究提供借鉴。
【图文】：

风洞,仿真模型,绝缘子

绝缘子表面污秽度的方法，同时，利用实测的污秽数据对模型的准确度进行了验证与误差分析。1颗粒物碰撞粘附的物理模型在不考虑电场作用的情况下，污秽颗粒在大气中运动，受到流体曳力、重力的作用与绝缘子表面发生碰撞，然后与绝缘子壁面发生相互作用，由颗粒物的运动状态和绝缘子的表面情况决定颗粒物是否在绝缘子表面发生黏附。可见，在运动中与绝缘子壁面发生碰撞是颗粒物能够最终粘附到绝缘子壁面的先决条件。因此首先利用计算流体力学仿真软件构建颗粒物与绝缘子壁面发生碰撞的模型。1.1颗粒物的碰撞模型如图1所示，建立风洞仿真模型，入口的气流方向垂直绝缘子轴向，风洞长为1525mm、半径600mm。风洞中的绝缘子模型为广州换流站中性支柱绝缘子，其三维立体模型如图2所示，为了与实际应用相对应，将绝缘子分为伞裙上表面、伞裙下表面、芯棒3个部分。由图可知整串绝缘子可分为4个伞裙上表面、4个伞裙下表面、5个芯棒部分，共13个部分。首先需要对指定风速下绝缘子周围的流场分图1风洞仿真模型Fig.1Simulationmodeloftunel图2支柱绝缘子分块示意图Fig.2Blocksofpostinsulators布进行计算。然后在流场计算收敛的情况下，对fluent的离散相模仿真条件初始化：设定颗粒物质量粒径分布；将绝缘子的表面类型设置为“捕获”，即所有与绝缘子壁面发生碰撞的颗粒均黏附在绝缘子表面；通过式(1)设定风洞入口颗粒物质量流量来控制颗粒物浓度。aQ=cvS(1)式中：Q为流过入口面的颗粒质量流量；c为颗粒物浓度；S为风洞入口的面积；va为风速，m/s。通过以上模型，就可以模拟在固定风速环境中固定浓度且服从设定质量粒径分布的颗粒物在流体曳力与重力作用下与绝缘子壁面发生碰撞的物理过程。1.2颗粒物在绝缘子表面的

示意图,支柱绝缘子,分块,绝缘子

笃?中运动，受到流体曳力、重力的作用与绝缘子表面发生碰撞，然后与绝缘子壁面发生相互作用，由颗粒物的运动状态和绝缘子的表面情况决定颗粒物是否在绝缘子表面发生黏附。可见，在运动中与绝缘子壁面发生碰撞是颗粒物能够最终粘附到绝缘子壁面的先决条件。因此首先利用计算流体力学仿真软件构建颗粒物与绝缘子壁面发生碰撞的模型。1.1颗粒物的碰撞模型如图1所示，建立风洞仿真模型，入口的气流方向垂直绝缘子轴向，风洞长为1525mm、半径600mm。风洞中的绝缘子模型为广州换流站中性支柱绝缘子，其三维立体模型如图2所示，为了与实际应用相对应，，将绝缘子分为伞裙上表面、伞裙下表面、芯棒3个部分。由图可知整串绝缘子可分为4个伞裙上表面、4个伞裙下表面、5个芯棒部分，共13个部分。首先需要对指定风速下绝缘子周围的流场分图1风洞仿真模型Fig.1Simulationmodeloftunel图2支柱绝缘子分块示意图Fig.2Blocksofpostinsulators布进行计算。然后在流场计算收敛的情况下，对fluent的离散相模仿真条件初始化：设定颗粒物质量粒径分布；将绝缘子的表面类型设置为“捕获”，即所有与绝缘子壁面发生碰撞的颗粒均黏附在绝缘子表面；通过式(1)设定风洞入口颗粒物质量流量来控制颗粒物浓度。aQ=cvS(1)式中：Q为流过入口面的颗粒质量流量；c为颗粒物浓度；S为风洞入口的面积；va为风速，m/s。通过以上模型，就可以模拟在固定风速环境中固定浓度且服从设定质量粒径分布的颗粒物在流体曳力与重力作用下与绝缘子壁面发生碰撞的物理过程。1.2颗粒物在绝缘子表面的粘附以上阐述了在简化绝缘子壁面为“捕获”条件下，如何利用flunet的离散相模型构建颗粒物与绝缘子壁面发生碰撞的仿真模型。但并不是所有与绝缘子壁面碰撞的
【作者单位】：清华大学深圳研究生院;中国南方电网超高压输电公司广州局;南方电网科学研究院;
【基金】：国家自然科学基金(51377093) 南方电网重点科技项目(编号略)~~
【分类号】：TM216

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