输电线路山火跳闸机理的模拟实验和数值模拟研究

发布时间：2017-03-19 10:01

  本文关键词：输电线路山火跳闸机理的模拟实验和数值模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高压输电线路是电网运行的命脉,密切联系着国计民生。最近十几年中,全国范围内高压输电线路由于山火而导致的线路跳闸、停电停运事故越发增多,带来巨大的经济损失。对该类线路跳闸事故进行科学有效的防治,需要深入认识山火引起线路跳闸的机理及其影响因素。由于植被燃烧过程的复杂性,山火导致其上方输电线路跳闸涉及的机理非常复杂,目前存在很多不同甚至抵触的观点。总结而言,目前国内外学者较为认同的跳闸机理模型主要存在三种,分别为空气密度下降模型(Reduced Air Density)、颗粒触发模型(Particle-initiated Flashover)以及火焰导电率模型(Flame Conductivity)。本文主要从山火引起输电线路跳闸的机理、模拟实验及数值模拟几方面开展研究。主要内容如下：1、山火引起输电线路跳闸的机理分析2、山火引起输电线路跳闸的模拟实验研究3、山火引起输电线路跳闸的数值仿真模拟本文研究山火产生的高温和带电粒子影响放电通道电场分布进而导致高压输电线路跳闸的机理。首先从理论阐述火焰温度对放电过程中相对空气密度、空气相对介电常数的影响,带电颗粒对击穿通道的电场分布的影响,通道电导率增大对放电过程发展的促进作用。实验阶段,分别选取正庚烷和木垛作为火源,在火焰不同区域布置电极以及电极间不同间距进行了一系列直流高压击穿实验,验证了火焰高温及大量带电粒子会大幅降低击穿电压。数值仿真阶段,数值计算了在带电粒子存在条件下放电通道中电势及电场强度的分布,分析了空间电荷密度对电极表面电场的影响。结果表明空间带电粒子数的变化对空间电场强度值以及变化规律有较大影响。通过上述理论分析、模拟实验和仿真研究,本文在一定程度上阐述了输电线路击穿放电过程的微观机理,揭示了山火产生的高温和带电粒子对击穿电压的影响及电极表面电场强度对触发击穿放电现象的意义。上述研究对于认识输电线路山火跳闸现象,评估其危害性,具有一定的指导意义。
【关键词】：山火 输电线路 击穿电压 高温 火焰电导率
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 引言12-15
• 1.2 国内外研究现状15-20
• 1.3 本文的研究内容20
• 1.4 研究思路20-21
• 1.5 章节安排21-22
• 第2章 输电线路山火跳闸机理的理论分析22-30
• 2.1 引言22
• 2.2 山火引起输电线路跳闸理论22-25
• 2.2.1 空气密度下降理论22-23
• 2.2.2 颗粒触发模型23
• 2.2.3 火焰电导率模型23-25
• 2.3 长空气间隙放电25-28
• 2.3.1 长空气间隙放电实验研究25-26
• 2.3.2 长空气间隙放电理论研究26-28
• 2.4 一维导线周围电场数值计算28-29
• 2.4.1 等效电荷法28
• 2.4.2 高斯定理28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 输电线路山火跳闸机理的实验研究30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 实验装置30-33
• 3.2.1 实验火源31
• 3.2.2 火源参数测量实验装置31-32
• 3.2.3 高压放电实验实验装置32-33
• 3.3 实验步骤33-34
• 3.3.1 火源参数测量实验步骤33
• 3.3.2 高压放电实验实验步骤33-34
• 3.4 实验结果及分析34-40
• 3.4.1 不同火源中心线温度曲线34-35
• 3.4.2 火焰稳定阶段的平均电阻35-37
• 3.4.3 击穿电压与间隙长度和火焰电阻的关系37-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 输电线路山火跳闸机理的仿真研究42-54
• 4.1 引言42-43
• 4.2 模拟方法43
• 4.3 数值模拟步骤43-44
• 4.4 模拟条件44
• 4.5 仿真模拟结果44-52
• 4.5.1 基础模型结果45-48
• 4.5.1.1 几何模型45
• 4.5.1.2 电势图45-46
• 4.5.1.3 电场强度图46-47
• 4.5.1.4 电极间一维电势变化图47
• 4.5.1.5 电极间一维电场强度变化图47-48
• 4.5.2 电荷密度对电极表面电场的影响48-49
• 4.5.3 击穿判据49-50
• 4.5.3.1 电晕起始49
• 4.5.3.2 流注发展49
• 4.5.3.3 本文实验电极表面电场强度结果49-50
• 4.5.4 棒-板电极放电实验仿真模拟50-52
• 4.5.4.1 电势图50-51
• 4.5.4.2 电场强度图51
• 4.5.4.3 一维电势图51-52
• 4.5.4.4 一维电场强度图52
• 4.6 本章小结52-54
• 第5章 结论与展望54-58
• 5.1 本文主要结论54-55
• 5.2 本文主要创新55
• 5.3 本文的不足之处55-56
• 5.4 未来工作展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-64
• 读研期间发表的学术论文64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郑玉海;;浅谈输电线路管理[J];现代经济信息;2011年06期

2 申俊金;;输电线路管理[J];科技资讯;2011年25期

3 江洪;;浅谈输电线路设施的维修与保护[J];科技风;2011年08期

4 王军宏;;输电线路验收模式的创新[J];科技传播;2012年09期

5 孙世泰;;谈如何做好输电线路的运维工作[J];科技风;2012年12期

6 顾光芹;周须文;史印山;;河北省输电线路舞动特点及气象因素分析[J];热带气象学报;2012年06期

7 汪小军;李建平;;浅议输电线路的设计与施工[J];机电信息;2013年24期

8 贺明跃;;输电线路的运行与维护管理探析[J];民营科技;2013年10期

9 刘子胜;;探讨输电线路的运行与维护管理[J];科技风;2013年19期

10 林品扬;;浅谈110kV输电线路的施工工艺[J];广东科技;2013年18期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 史良池;;输电线路新型防鸟害装置应用与实践[A];2009年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C];2009年

2 杨春蕾;赵延华;于景岳;周建强;;山区输电线路事故轻质抢修塔研究与应用[A];山东电机工程学会第四届供电专业学术交流会论文集[C];2007年

3 田效礼;;关于输电线路舞动的探讨与防范[A];山东电机工程学会第五届供电专业学术交流会论文集[C];2008年

4 杜永平;张永;;对当前输电线路防外破问题的思考[A];第一届电力安全论坛优秀论文集[C];2008年

5 时峰;;输电线路开展状态巡视的技术探讨[A];2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C];2011年

6 王永;;如何做好输电线路山火防范及应急处置[A];2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C];2010年

7 史良池;;输电线路新型防鸟害装置应用与实践[A];2009年云南电力技术论坛论文集（优秀论文部分）[C];2009年

8 华京;;500kV输电线路对市话线路影响的实例计算分析[A];全国电磁兼容学术会议论文集[C];2006年

9 王少能;杨树;;关于输电线路遭雪凝灾害的几点认识[A];2008年抗冰保电技术论坛论文集（二）[C];2008年

10 李久程;;基于设计环节的输电线路投资控制措施[A];2010年云南电力技术论坛论文集（优秀论文部分）[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 李亮;宁夏警企联合保护750千伏输电线路[N];华兴时报;2007年

2 记者　 毛绍清;成都加快建设新型输电线路[N];西南电力报;2006年

3 刘永生;广元加强输电线路危险点监控[N];大众科技报;2009年

4 于鹏;将有效提升输电线路管理水平[N];华东电力报;2010年

5 李申伟;日照供电公司分级管理输电线路[N];国家电网报;2008年

6 记者 徐宁　通讯员 孙晓斌;山东公司完善输电线路防护体系[N];国家电网报;2012年

7 靳明哲;河南公司实施输电线路清障[N];华中电力报;2011年

8 通讯员 张厚林 王志华;江苏建同塔四回输电线路[N];中国电力报;2006年

9 记者 李犁 通讯员 吴春艳;“云南输电线路气象区划研究”项目通过鉴定[N];云南日报;2007年

10 毛光辉;提高线路抵御自然灾害水平[N];国家电网报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 李丽芬;基于无线传感网络的输电线路状态监测数据传输的研究[D];华北电力大学;2013年

2 徐子利;同塔多回输电线路瞬时性故障的故障分析与故障测距[D];华南理工大学;2012年

3 周风余;110kV输电线路自动巡检机器人系统的研究[D];天津大学;2008年

4 伏进;特高压直流输电线路耐雷性能分析方法研究[D];重庆大学;2009年

5 王佳;输电线路雷电暂态综合建模及仿真算法研究[D];北京交通大学;2013年

6 吴大立;输电线路保护新原理及实现技术的研究[D];华中科技大学;2008年

7 杨伦;覆冰输电线路舞动试验研究和非线性动力学分析[D];浙江大学;2014年

8 闫晓卿;特高压同步电网继电保护关键问题研究[D];华北电力大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郝秀苹;大规模智能电网输电线路区域查询方法研究[D];辽宁大学;2015年

2 曹燕军;输电线路异物清除机器人机构设计与分析[D];沈阳理工大学;2015年

3 侯雪磊;输电线路项目施工成本的循环动态控制研究[D];山东大学;2015年

4 曹阳;输电线路振动机理及载荷快速评估技术的研究[D];华北电力大学;2015年

5 王钰;基于GIS的输电线路路径优化设计算法研究[D];华北电力大学;2015年

6 朱奕_";重覆冰地区输电线路的抗冰对策研究[D];华北电力大学;2015年

7 徐东捷;特高压直流输电线路电场效应仿真研究[D];上海电力学院;2015年

8 宋欢;雷电灾害下输电线路风险评估系统的设计与实现[D];电子科技大学;2015年

9 冉启华;基于GPS的输电线路在线监测系统的设计与实现[D];电子科技大学;2015年

10 侯继茹;基于数据挖掘的典型输电线路工频电磁场强度等级划分[D];吉林农业大学;2015年

  本文关键词：输电线路山火跳闸机理的模拟实验和数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：255849