钟罩型绝缘子积污仿真模拟研究

发布时间：2017-09-01 21:49

  本文关键词：钟罩型绝缘子积污仿真模拟研究

  更多相关文章： 瓷钟罩绝缘子 沉积判据 自然积污 仿真模拟

【摘要】：近些年来,输变电设备外绝缘的污闪事故频繁发生,对电力系统造成了严重的危害。钟罩型绝缘子广泛应用于高压架空输电线路,尽管其爬电距离比较大,耐压等级比较高,但是其下表面的棱槽结构使得其容易积污,自洁能力差,在一定条件下容易导致污闪事故的发生。因此,研究钟罩型绝缘子的积污特性,在一定程度上,对于绝缘子表面污秽量动态监测、预防污秽闪络具有十分重要意义。目前,国内外学者大多从实验角度对绝缘子表面泄漏电流、电弧发展及闪络特性进行研究,对积污特性的研究较少。本课题对绝缘子积污的力学机理进行了分析,探索性提出了污秽颗粒在绝缘子表面的沉积判据。介绍了该绝缘子在不同直流电压等级作用下积污特性的本校风洞实验结果,并建立了该风洞实验的仿真模型。采用COMSOL多物理场数值模拟软件,对该绝缘子风洞积污特性进行了仿真模拟,并与所介绍的风洞实验结果进行了对比分析,验证了所提出的沉积判据和仿真方法的合理性。以此为基础,对该绝缘子自然积污特性进行了仿真研究,其中,直流电场采用稳态仿真分析,交流电场采用频域分析,并分析了风速、颗粒粒径、电压类型等因素对该绝缘子自然积污特性的影响。结果表明:该绝缘子风洞积污的仿真结果与实验结果较为吻合,说明本文所提出的沉积判据和所采用的仿真方法具有合理性。在自然积污条件下,该绝缘子表面整体沉积率随着风速的增加而增加,并且具有“饱和”性;随着颗粒直径的增加,沉积率基本呈线性增加;绝缘子在直、交流电压以及不带电情况下,风速对沉积率的增加作用是“相似”的;随着风速的增加,直流电、交流电以及不带电情况下各伞裙的相对积污量差异逐渐减小,绝缘子上、下表面积污量的差异以及上、下表面沿伞裙分布的积污量差异都逐渐增加;不同的电压类型下,污秽沉积率整体上直流的比交流的大,而交流电下沉积率与不加电时的相当;绝缘子接地侧及中间伞裙的下表面积污量大于上表面积污量,高压侧伞裙上表面积污量大于下表面积污量;和风速相比,粒径对沉积率的影响更大;同一风速下,直流电情况下的污秽沉积率与交流电、不带电的沉积率差异随着粒径的增加逐渐增加。
【关键词】：瓷钟罩绝缘子 沉积判据 自然积污 仿真模拟
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM216
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 气候因素的影响11-12
• 1.2.2 地理环境的影响12-13
• 1.2.3 其它因素的影响13-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 COMSOL软件及其仿真主要模块简介16-19
• 2.1 COMSOL Multiphysics软件简介16
• 2.2 AC/ DC电场模块简介16-17
• 2.3 粒子追踪模块简介17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第3章 瓷钟罩绝缘子积污特性仿真方法研究19-32
• 3.1 数学模型及其控制方程19-21
• 3.1.1 流场数学模型及其控制方程19
• 3.1.2 电场数学模型及其控制方程19-20
• 3.1.3 颗粒轨迹数学模型及其控制方程20-21
• 3.2 沉积机理力学分析21-23
• 3.3 风洞积污特性实验研究简介23-25
• 3.3.1 实验装置23-24
• 3.3.2 实验方法24-25
• 3.4 风洞积污特性仿真模拟研究25-31
• 3.4.1 物理模型的建立25-26
• 3.4.2 网格划分26
• 3.4.3 边界条件的设定26-28
• 3.4.4 仿真结果与实验结果对比分析28-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 瓷钟罩绝缘子自然积污特性仿真模拟32-50
• 4.1 控制方程及边界条件设定32-33
• 4.1.1 控制方程32-33
• 4.1.2 边界条件设定33
• 4.2 流场及电场结果分析33-37
• 4.2.1 流场分析33-35
• 4.2.2 电场分析35-37
• 4.3 自然积污特性仿真模拟结果分析37-48
• 4.3.1 风速对积污的影响分析38-41
• 4.3.2 粒径对积污的影响分析41-46
• 4.3.3 电压类型对积污的影响分析46-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第5章 结论与展望50-52
• 5.1 结论50-51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文57-58
• 致谢58

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本文编号：774541