沙尘对电力系统外绝缘电气特性影响分析

为了解沙尘对电力系统运行造成的影响,在查阅有关文献的基础上分析了沙尘对空气间隙和绝缘子放电特性的影响,同时在沙尘模拟实验室进行了风沙对间隙击穿电压影响的实验研究。分析和研究表明:在雷电冲击和操作冲击电压作用下,沙尘对空气间隙的冲击放电特性有一定的影响,主要是由于阴极表面上的沙尘引起;沙尘对空气间隙及绝缘子放电特性的影响程度与风速、沙尘的带电量等因素有关。     

沙尘天气下大沙粒对放电发展的影响

沙尘暴过境产生电荷分离,形成风沙电场,干扰着无线电通讯,并在导线上产生高电位,可能直接导致电力系统外绝缘失效,影响着沙尘环境地区输电的发展。为研究沙尘中大粒径对放电过程的影响,利用石英砂来模拟沙尘暴天气,在测定模拟沙尘的粒径和体积分数的基础上,对比分析了空气与沙尘中的击穿电压、放电路径对沙尘与空气的选择概率,并分析了大沙粒对伏秒特性和放电通道的影响。实验结果表明:1)粒径较大(直径100μm)的沙粒对放电的发展有促进作用,但当粒径2 mm时,这种作用不是很明显;2)粗沙比细沙击穿的平均时间要长,且击穿时间较为分散;3)粗沙中的放电通道相对较宽。经分析认为沙尘表面光电离、沙尘中电场畸变等作用是大沙粒有利于放电发展的主要原因。     

沙尘环境下绝缘子交流闪络特性及机理

风沙环境下沙粒的性质和状态可对输电线路外绝缘特性产生影响,进而威胁输电线路的安全运行.以瓷绝缘子XP-70为研究对象,在沙尘模拟实验室,分别研究了风沙环境和风沙过境后沉积在绝缘子表面上的沙尘对绝缘子交流闪络特性的影响.对风沙速度、风沙带电量、沙尘沉积量等因素对瓷绝缘子闪络电压的影响规律开展了实验研究,结果表明:瓷绝缘子...     

沙尘环境下棒–板间隙的雷电冲击击穿特性

沙尘天气会威胁高压输变电外绝缘的安全运行,因此有必要加强相关的研究。为此通过建立人工沙尘放电试验平台,开展了沙尘环境下棒–板间隙雷电冲击击穿特性试验,选用石英砂来模拟现实中的沙尘环境,对比分析了不同间隙距离下,沙尘间隙和空气间隙的雷电击穿电压。结果表明:沙尘环境下,间隙的雷电冲击击穿电压会降低,降低幅度最多可达15%。但试验研究发现,存在例外的一小段间隙距离区段,沙尘条件下的负雷电冲击击穿电压反而会升高,升高幅度最多可达20%。对于大间隙,沙尘对放电的影响将随着间隙距离的增大而减弱。对试验结果与现象,应用流注理论、表面光致电离等机理进行了分析。相关结论为沙漠地区输电线路运维提供了参考。     

高速沙尘环境对针-板电极击穿电压的影响

为了探明沙尘环境下高速列车车顶绝缘部件闪络机理,依托自建的风洞试验系统进行了沙尘环境下针-板电极间隙击穿试验,通过分析沙尘浓度、风沙速度、间隙距离、沙粒粒径等因素对间隙击穿电压的影响,揭示了高速沙尘环境对间隙放电影响的基本规律。结果表明:间隙击穿电压随沙尘浓度的增加而下降,随间隙距离的增加而增加;有风有沙和有风无沙条件下击穿电压均随着风速的增加呈先上升后下降的趋势,且有风有沙下的击穿电压比有风无沙下的低;随着沙粒粒径的增加,击穿电压先下降后上升,存在极小值。以上研究为沙尘环境中高速列车车顶高压绝缘提供理论基础。     

沙尘条件下电极布置对棒—棒短空气间隙工频放电特性的影响

鉴于目前国内外学者在进行沙尘环境下典型空气间隙的放电特性研究时,电极的布置方式均为风沙两相流向与电极的布置方式垂直,而实际输电线路的外绝缘在沙尘天气中对应的电极布置应与风沙两相流同向,国内外学者对此种电极布置下的放电特性却少见研究.文中基于风沙环境模拟系统研究了风沙两相流与电极方向垂直与同向这两种电极布置下棒—棒短空气...     

强风沙对流注放电的影响机理

我国西北地区存在的区域极端沙尘环境引发放电,导致绝缘子发生不明闪络,给电网外绝缘系统的安全可靠运行带来严重威胁。流注放电作为气体间隙放电的重要阶段,现有的流注放电研究主要以静态气体为主,并未考虑风沙对流注放电的影响,因此研究强风沙对流注的产生与发展过程的影响对极端沙尘地区输电线路外绝缘设备的设计与运行具有重要意义。本文以流注放电理论为基础,以板-板电极为分析对象,通过分析强风沙环境中气流和沙粒带来的放电路径偏转、荷电粒子吹离、气体密度下降及沙粒畸变电场与沙粒荷电捕获对放电过程造成的综合影响,推导了风沙环境下正离子产生系数的解析表达式。研究工作对于定量分析风沙环境下气体放电特性及对该环境下外绝缘设计与防护提供了理论参考。     

沙漠地区沙尘对直升机组塔的影响及对策

直升机在沙漠地区进行组塔吊装时,需要面对沙尘天气、直升机螺旋桨扬起的风沙,致使作业难度加大。根据沙尘对直升机的影响,采取苫布铺设技术,具有成本低、易操作、效果好等特点。     

沙尘暴和沙尘电对输电铁塔塔头电场分布的影响

沙尘暴是西北地区频发的一种自然灾害.科研人员发现沙尘暴不仅会改变空气的绝缘性能,而且由于沙尘颗粒之间的摩擦.会在空间产生强烈的电场(沙尘电),这可能对输电线路安全运行产生影响.文章主要针对沙尘暴和沙尘电对输电铁塔塔头工频电场分布的影响进行研究.利用矩量法并引进复电阻率的概念,模拟分析典型铁塔塔头周围均压环和导线表面在不同外加电场作用下的最大电场强度,研究沙尘电对输电铁塔塔头电场分布的影响,并研究通过对导线和均压环配置的优化来降低中相导线表面最大电场强度的具体措施.研究发现,强沙尘暴时,强烈的沙尘电有可能使部分导线表面的最大电场强度增大,影响电力输送安全,但可以通过优化导线布置来改善.     

00 kV特高压换流站防风沙措施设计

换流站处于风沙较大地区时,沙尘会对换流站电气设备、建（构）筑物等造成不利影响,严重时甚至威胁着工程的安全运行,伴随着较大规模的特高压直流工程规划落地西北等风沙较大地区,因此有必要对换流站防风沙措施进行深入研究,以确保工程的顺利建设和运行。通过对风沙地区已建设的换流站设计、运行情况进行调研,分别从电气及土建专业角度论述具体措施,从技术角度分析总结了换流站内电气设备、建（构）筑物等防风沙设计措施,以期对后续风沙环境条件下建设变电工程尤其是特高压换流站防风沙设计提供技术支持和参考。     

沙漠区域输电问题研究现状及展望

我国西北沙漠地区能源丰富,是我国重要的能源基地和电力送端,但是区域内存在的沙尘暴极端环境,给电网建设及运行维护带来了巨大的挑战。为此整理并总结了沙漠区域与输电相关的研究现状,提出了沙漠区域输电亟需解决的关键问题,主要包括:回顾了沙漠区域电力外绝缘的研究进展,分析表明沙漠区域强风和强污秽仍是电力外绝缘的重要影响因素;综述了沙尘暴对输变电设备损伤的研究现状,提出了建立沙漠模拟环境来研究风致振动、风沙侵蚀等对电力设备的可靠性影响;总结了沙尘暴监测的技术发展,建议发展卫星遥感、雷达监测以及光纤传感等技术来建立沙尘暴的电网监测预警机制以及应急防御体系。     

沙粒荷电测量系统设计及沙粒荷电量测量仿真

自然环境中的沙尘带电现象可能会威胁输电线路的安全运行,准确获取沙尘的荷电特性对于定量模拟真实的风沙带电环境,研究风沙天气对外绝缘特性的影响具有非常重要意义。该文设计了一套沙粒荷电测量系统,该系统采用直流电晕方式荷电、通过装设平行电极板和开孔屏蔽盘滤除空气离子与外界电场对测量结果的干扰,并使用高阻计高精度测量沙粒的荷电量。利用此实验系统开展了不同直流电压下沙粒荷质比变化规律的研究,并基于固体荷电理论数值模拟了沙粒的荷电过程,实验结果与模拟计算结果吻合,两者均表明:沙粒荷质比随直流电压的升高线性增长。实验测量的最大沙粒荷质比超过±30mC/kg,达到了国内外学者在野外沙尘天气中测得的沙尘荷质比量值,研究结果可用于未来定量模拟真实的风沙带电环境,具有一定的工程指导意义。     

沙尘环境下棒-板间隙交流放电特性研究

近年来沙尘对电力系统外绝缘的影响已不容忽视,但国内外的相关研究尚不多,为研究沙尘环境下的放电特性,选择尖-板间隙为研究对象,搭建沙尘模拟实验平台,开展交流放电特性试验研究,得出间隙距离和沙尘体积分数等因素对尖-板间隙交流放电的影响规律:当沙尘体积分数较小时,尖-板间隙的交流击穿电压随着沙尘体积分数的增大而下降;当沙尘体积分数较大时,尖-板间隙的交流击穿电压随着沙尘体积分数的增大而增大。可认为存在某一沙尘体积分数(1%左右),使得交流间隙击穿电压最小,且该体积分数与间隙距离无关。在此基础上,在有限元仿真软件FlexPDE中搭建了尖-板电极间隙的仿真模型,分析了沙尘环境下尖-板间隙的击穿机制。     

沙尘环境中棒——板间隙电场分布仿真及放电特性分析

空气间隙的放电特性是特高压输电线路设计的重要指标,沙尘天气会对空气间隙的放电特性产生影响。为更加深入地研究沙尘条件下空气间隙的放电特性,文中针对弥漫沙尘的棒—板空气间隙的电场分布进行了仿真。仿真考虑了间隙中弥漫沙尘时介质的不均匀性,建立了三维仿真模型,改进了以往改变介质介电常数模拟介质特性变化的方法。根据电场仿真的结果,沙尘分布于间隙中时,沙粒周围电场出现了明显的畸变。沙粒周围电场升高的方向总是指向棒极末端的方向,而在沙粒与棒电极连线的垂直方向上电场降低,该方向的电场值低于周围区域。沙粒的存在只会影响其5倍半径以内区域的电场分布。沙尘质量分数较低时,沙粒对棒电极表面以及距沙粒较远的区域的电场分布所产生的影响很小。     

平板模型沿面工频沙尘闪络特性的试验研究及放电机制分析

风沙对电力系统外绝缘放电的影响已引起广泛关注,由于污秽绝缘子的闪络与沉积在绝缘子表面的污秽性质有关,沙尘环境下的沙粒性质、状态、大气环境等均对绝缘子闪络特性有影响。因此以典型的平板模型为研究对象,在沙尘模拟实验室,对沙尘环境下外绝缘沿面工频放电特性进行了试验研究和机制分析。得到了风沙速度、风沙带电量、沙粒沉积量及沙粒含水量等因素对沿面放电的影响规律;在有风有沙和有风无沙时,平板模型沿面闪络电压Uf随风速的增大而增大,当风速达到4.5m/s后增大趋势变缓;Uf受沙尘的电荷量影响较小;当干沙粒沉积在绝缘表面时,随着沉积密度的增加,Uf存在着极小值;同时,平板模型的闪络电压还与沉积沙粒的含水量有关。在此基础上分析了风沙环境下绝缘子的沿面闪络过程和放电机制,得出了无沙区域在沿面闪络过程中起重要影响这一结论。     

沙尘对变电站安全运行影响分析及应对措施

变电站处于风沙较大地区时,沙尘会对变电站设备本体及正常运行造成较严重影响,若无应对措施,后果非常严重。文章结合日月山750 kV变电站工程的实际特点,从工程设计角度出发,研究了沙尘对变电站安全运行的影响,并提出了应对措施,确保工程安全可靠运行。     

4·10线路闪络事故原因分析

2006-04-10,内蒙古地区发生了强沙尘天气,同一天内蒙古地区电网发生了15条(次)线路闪络事故,分析认为大气中的浮尘是导致空气间隙失效的主因,并对合成绝缘子的防尘能力提出质疑,建议对大气污闪现象进行科学论证及试验研究,给出送电线路绝缘抗沙尘暴影响的技术措施.     

国网蒙东电力积极应对恶劣气候

正3月15日,内蒙古迎来今年来强度最强、范围最广的沙尘天气,局部地区有沙尘暴,短时阵风达9～11级,大部分气温下降8～10℃,北部地区气温下降12°以上。国网内蒙古东部电力有限公司迅速发布大风寒潮蓝色预警通知,启动应急预案,全力确保电网安全可靠运行。国网蒙东电力要求各部门、各单位合理安排电网运行方式,加强设备巡视检查和运行监控,尤其是输配电线路,有效落实防大风降温等各项措施,严防沙尘天气引起的线路故障;     

沙尘环境下风速、粒径对直流金具起晕电压的影响

研究沙尘环境下风速、沙尘粒径对直流金具起晕电压的影响规律,对于指导极端气候条件下高压直流输电线路设计、运行、维护,增进系统的可靠性具有重要的意义,也是该领域的研究热点。选取4个不同直径的均压环为试品,在人工模拟沙尘气候环境下,利用紫外成像仪观测手段,分别测试了其在无风沙条件以及10~25 m/s风速、粒径65μm与105μm的典型沙尘这3种条件下的直流起晕电压,并通过电场模拟仿真对测试结果进行了分析。试验结果表明:沙尘介质环境会导致直流金具起晕电压出现下降;浓度一定的条件下,起晕电压随风速增加逐渐升高;相同风速下,粒径65μm的沙尘试样作用下金具起晕电压略低于粒径105μm的大粒径试样。     

线路金具沙粒磨损模拟试验:试验设置与电晕分析

沙尘暴中沙粒参与了线路金具的磨损,加快了金具的磨损速度。为此系统研究了影响线路金具磨损的沙尘粒径与成分、风力特性等因素,在此基础上,从实验角度模拟了金具沙粒磨损行为,用紫外成像仪分析了风力、沙粒等因素对磨损线路金具电晕的影响。结果表明:磨损的沙粒成分宜以石英砂为主,应选用1.0 mm以下的沙尘颗粒作为磨料;磨损主要出现在接触部位,磨损形成的粗糙部位容易产生电晕;电晕光斑大小分别随着时间和接触应力呈饱和正相关关系;电晕光斑随着沙粒粒径迅速上升到顶峰后缓慢下降,最大光斑出现在沙粒颗粒0.09mm~0.1mm处。研究成果可为沙漠风害区域线路金具设计与检修提供技术支撑。