绞线带电雾凇覆冰后的电晕起始特性

为深入研究不同雾凇冰树枝形态对覆冰导线表面电场分布及其电晕起始特性的影响规律,在多功能人工气候实验室中,使用4种导线进行了不同电场下雾凇带电覆冰后的起晕电压试验。结合紫外成像仪和曲线拟合法对覆冰导线的起晕电压进行研究,根据雾凇形态建立了冰树枝尖端的电场分布模型,利用Ansoft有限元软件进行了仿真计算。研究结果表明:雾凇覆冰后,导线起晕电压会明显下降;冰树枝形态的不同会导致起晕电压出现波动趋势;相同覆冰时间内,覆冰对粗导线的影响较小;覆冰厚度的增加会增大导线等效直径从而升高起晕电压,但升高速度逐渐减慢;冰水电导率对雾凇形态及起晕电压没有影响;雾凇冰树枝会增大导线粗糙度从而使导线电场分布发生畸变。研究结论可为研究覆冰导线的起晕特性提供理论参考。     

雾凇覆冰对导线表面场强影响研究

中国雾凇冰灾极其频发且引起输电线路事故最多,覆冰后的导线表面由于冰树枝的生长变得极为粗糙,冰树枝尖端会使得导线表面电场发生严重畸变进而增大表面场强;为研究雾凇覆冰后的导线表面电场分布规律,在多功能人工气候室内完成了对钢芯铝绞线雾凇覆冰的参数测量,根据冰树枝尖端形态建立相应的电场分布模型,再利用有限元法对尖端场强进行计算。结果表明:雾凇冰树枝尖端严重增大导线表面电场,但随着覆冰厚度的增加,导线表面场强会逐渐减小且减小速度逐渐变慢;所得结论可为雾凇频发地区的输电线路设计和选型提供理论依据。     

绞线带电雨凇覆冰后的起晕电压下降趋势研究

雨凇会在导线表面生产出较长且尖锐的冰柱,从而影响导线的电晕起始特性;国内外研究机构已针对输电线路覆冰以及覆冰对导线电气特性的影响等问题做了大量且深入的研究,但大多忽略了运行导线发生带电覆冰的事实,且未针对带电覆冰后的起晕电压下降等问题进行深入研究;为研究不同电场带电覆冰形态对起晕电压的影响规律,在人工气候室针对四种绞线进行带电雨凇覆冰后的工频电晕试验,利用紫外光子数和拟合法测量了不同覆冰形态所对应的起晕电压值,并建立有限元电场分布模型以验证试验的正确性。结果表明:覆冰后的导线表面起晕电压会严重下降;不同场强覆冰后的起晕电压也不同;覆冰时间的增加会使起晕电压持续下降,但速度变慢且饱和;直径越粗的导线覆冰后的起晕电压越高;电导率不会改变雨凇覆冰形态,但较高的盐浓度会降低起晕电压值;雨凇冰棱越尖细则对电场的畸变作用越大,相应的起晕电压值也会越低。所得结论可为冰区的架空线路电晕放电特性研究提供一定的参考。     

混合凇覆冰对输电线路光滑导线起晕电压的影响

混合凇覆冰导线表面会形成极其粗糙的冰凌及冰树枝,使得覆冰表面电场发生畸变从而影响起晕电压,但目前国内外尚未深入分析混合凇覆冰对光滑导线起晕电压的影响。为此,利用低温低气压气候试验室,对混合凇覆冰光滑导线进行了交流条件下的电晕试验。利用CoroCAM IV+紫外成像仪和I-U曲线拟合法测量了覆冰条件下导线的起晕电压,建立了混合凇有限元模型,并进行了电场分析。结果表明:混合凇覆冰后,光滑导线的起晕电压会出现跌落;随着覆冰更加严重,光滑导线的起晕电压会不断下降,但下降速度逐渐减慢并趋于饱和;当施加的覆冰水电导率不同时,光滑导线的起晕电压及其覆冰形态都无明显变化。所得结论可为混合凇频发地区的输电线路设计提供理论依据。     

带电雨凇覆冰铝管起晕电压下降趋势研究

雨凇覆冰后的铝管表面会生长尖锐的冰柱从而影响导线电晕起始特性;目前国内外针对导线覆冰做了大量研究,但往往忽略运行导线带电覆冰的事实,且尚未深入研究带电覆冰后的导线起晕电压跌落规律。因此,在低温低气压试验室进行了铝管带电雨凇覆冰后的交流电晕试验,利用紫外成像技术及曲线拟合法测量分析了不同雨凇形态下对应的起晕电压值,并根据不同雨凇冰柱形态建立有限元模型分析铝管电场的畸变规律。结果表明：雨凇覆冰会严重降低导线起晕电压;不同电场雨凇覆冰后的铝管起晕电压也不同;覆冰时间的增加会导致起晕电压出现连续降低,但降低速度逐渐减慢;较高的覆冰水电导率不会改变雨凇覆冰形态,但会导致起晕电压逐渐降低;雨凇冰柱越长越尖则引起越严重的电场畸变,起晕电压也越低。所得结论可为雨凇频发地区输电线路的设计提供理论依据。     

混合凇对分裂导线起晕电压影响

我国冬季混合凇冰灾频繁并严重影响输电线路安全运行;覆冰后的导线表面电场发生严重畸变,进而影响导线起晕电压;目前国内外针对导线电晕起始特性进行了大量研究,但大多采用缩比模型来研究实际分裂导线,且尚未深入分析混合凇对导线起晕电压的影响规律;故本文在低温低气压试验室内完成了对同直径的单、双和三分裂导线混合凇覆冰后的交流电晕试验,利用紫外成像仪及曲线拟合法对导线覆冰后的电晕特性进行测量分析,并建立有限元模型进行电场分析以弥补混合凇电晕研究的空缺。结果表明:混合凇会降低导线电晕起始电压至未覆冰时的60%以下;随着覆冰程度的增加,导线起晕电压继续跌落,但跌落速度减慢;相同覆冰时间内,分裂数越多的导线起晕电压越高,混合凇对导线表面的场强畸变越小;不同覆冰水电导率对混合凇覆冰形态及导线起晕电压没有明显的影响。本文所得结论可为混合凇地区的输电线路设计及导线起晕电压计算提供理论依据。     

混合凇覆冰对导线起晕电压的影响研究

混合凇覆冰会在导线表面生长雾凇及雨凇混合体,使导线表面电场出现畸变并影响电晕起始特性;目前国内外已针对导线覆冰进行了大量研究,但大多采用铝管来模拟实际导线,且尚未深入分析混合凇对起晕电压的影响。在低温低气压实验室内完成4种钢芯铝绞线的混合凇覆冰及其交流电晕试验,利用紫外成像仪及曲线拟合法对起晕光子数进行测量分析,并建立有限元模型计算冰面场强。结果表明:混合凇会导致绞线起晕电压出现跌落;覆冰程度的增加会使得导线起晕电压持续下降但速度逐渐减慢并趋于饱和;相同覆冰时间内,较粗导线起晕电压相较细导线会更高;不同覆冰水电导率对混合凇形态及导线起晕电压没有明显的影响。     

雨凇覆冰对输电线路分裂导线起晕电压的影响

雨凇覆冰后的输电线路导线表面电场会发生畸变从而降低起晕电压值,但目前国内外尚未深入分析雨凇覆冰对导线电晕特性的影响规律,且缩比导线模型所得结论与工程实际存在较大差异。为探求雨凇覆冰导线的电晕特性,在人工气候实验室内完成了3种分裂导线雨凇覆冰后的交流电晕试验,结合紫外成像与拟合法对导线雨凇覆冰后的电晕特性进行了测量,建立了有限元模型并分析了导线表面电场强度以弥补雨凇电晕研究的空缺。结果表明:雨凇覆冰会降低裸导线起晕电压值约50%;导线表面的起晕电压会在最初的15 min内下降较快,之后会随着雨凇覆冰程度的增加而继续下降,但其速度逐渐饱和;相同雨凇覆冰时间内分裂子导线越多则起晕电压值越高;覆冰水电导率的大小并不会直接改变或影响雨凇覆冰表面形态,但起晕电压值却会随着覆冰水电导率的增加而持续降低。所得结论可供雨凇覆冰地区架空输电线路的设计和选型参考。     

雨凇对导线起晕电压影响规律的研究

雨凇对输电线路的安全威胁极大,形成的冰柱会使得导线表面电场发生畸变进而影响电晕起始特性,国内外针对导线电晕特性进行了大量研究,但大多采用铝管来模拟实导线,且尚未深入分析覆冰对导线起晕电压的影响规律。利用人工气候试验室完成对 LGJ-185/25钢芯铝绞线雨凇覆冰后的交流电晕试验,采用紫外成像仪及曲线拟合法对导线起晕电压进行测量并分析,并根据雨凇冰柱形态建立有限元模型进行最大场强计算。结果表明：雨凇会导致绞线起晕电压值的降低;覆冰程度的增加会使得绞线起晕电压持续下降但逐渐趋于饱和;雨凇形态不随电导率的不同而发生改变,但盐浓度的增加会使得绞线起晕电压继续下降。所得结论可为雨凇频发区的输电线路设计及选型提供依据。     

雨凇对导线起晕电压影响规律的研究

雨凇对输电线路的安全威胁极大,形成的冰柱会使得导线表面电场发生畸变进而影响电晕起始特性,国内外针对导线电晕特性进行了大量研究,但大多采用铝管来模拟实导线,且尚未深入分析覆冰对导线起晕电压的影响规律。利用人工气候试验室完成对LGJ-185/25钢芯铝绞线雨凇覆冰后的交流电晕试验,采用紫外成像仪及曲线拟合法对导线起晕电压进行测量并分析,并根据雨凇冰柱形态建立有限元模型进行最大场强计算。结果表明:雨凇会导致绞线起晕电压值的降低;覆冰程度的增加会使得绞线起晕电压持续下降但逐渐趋于饱和;雨凇形态不随电导率的不同而发生改变,但盐浓度的增加会使得绞线起晕电压继续下降。所得结论可为雨凇频发区的输电线路设计及选型提供依据。     

自然覆冰对导线表面起晕电压的影响研究

中国输电线路覆冰极为严重,覆冰会使导线表面的起晕电压降低,从而增加电晕放电的发生概率,对国民经济和生活产生较大影响。虽然国内外学者针对导线覆冰进行了大量研究,但绝大多数是在人工气候室内进行模拟覆冰,所得结论与工程实际存在较大差异。笔者利用湖南省雪峰山自然覆冰试验站,完成了LGJ-(70/40,185/25,240/30,400/35)4种不同直径绞线雨凇覆冰后的起晕电压测量试验。试验结果表明:利用紫外光子技术可以高效准确地测量覆冰导线的起晕电压值;覆冰时间的增加会使导线的起晕电压继续下跌,但速度逐渐变慢;相同覆冰时间内的不同绞线,直径越粗则起晕电压越高;覆冰水电导率的增加会促使起晕电压继续降低。结论可为研究自然覆冰对输电线路电晕特性的影响提供理论基础。     

覆冰对交流导线电晕起始特性影响规律的研究

中国输电线路走廊不可避免会穿越覆冰区。国内外对于导线电晕开展了长期研究,相对覆冰对交流导线电晕起始特性的影响研究还较少。笔者基于小电晕笼搭建了一套模拟覆冰条件下的导线电晕特性试验平台,采用光滑钢管模拟单根导线进行覆冰试验。通过改变覆冰水电导率和冰凌长度研究不同程度覆冰对导线起晕特性的影响。研究结果表明:在一定范围内,覆冰水电导率对覆冰导线起晕电压影响不大;冰凌使导线表面电场畸变严重,随着冰凌长度的逐渐增加,导线电晕电流也随之显著增大,对应的导线起晕电压和等效粗糙系数明显降低;当冰凌长度约超过18 mm时,起晕电压和等效粗糙系数变化很小,趋于饱和。     

雨凇覆冰对输电线路光滑铝导线起晕电压的影响

为探求雨凇覆冰形态对输电线路导线电晕起始特性的影响规律,在低温低气压人工气候试验室内完成了光滑铝导线的雨凇覆冰及覆冰后的交流电晕试验,并结合紫外成像仪技术和电流-电压(I-U)曲线拟合方法对雨凇形貌和导线起晕电压进行了测量和分析。试验结果表明:光滑导线上雨凇覆冰导致其起晕电压严重降低,且随着覆冰时间延长,导线起晕电压还将持续下降,但下降的速度呈逐渐减慢的趋势;雨凇覆冰形态并不随覆冰水电导率的不同而发生改变,但随着覆冰水电导率的增加,导线起晕电压会逐渐降低。所得结论可供雨凇频发地区的输电线路设计与选型参考。     

表面涂层导线正极性电晕起始电压的计算与实验研究

针对超/特高压直流输电线路导线人工划痕磨损及防覆冰需要,会在导线表面喷涂RTV涂料或防冰涂层等憎水性涂料,同时涂层导线的起晕电压会有较大的提高,涂层对降低导线电晕强度有明显的效果。为了分析电晕笼中导线表面涂层对正极性起晕电压的影响,首先采用模拟电荷法,建立了多层模拟电荷电晕笼涂层导线电场的计算模型,分析了电晕笼涂层导线的电场分布。然后,在经典正极性起晕电压判据的基础上,提出了基于光电离模型且考虑光子辐射波长的涂层导线正极性起晕电压起始判据。同时,在实验室搭建了电晕笼涂层导线起晕电压测量平台,对不同直径的干净导线及涂层导线正极性起晕电压进行测量,并将测量结果与计算值相比较,二者基本吻合。在此基础上进一步分析表明,涂层导线随着涂层厚度的增加,起晕电压显著提高;随着涂层介电常数的增加,起晕电压略微下降。     

交流电场下水滴对导线电晕特性的影响

导线电晕会带来巨大的危害,是输电线路设计与运行必须考虑的重要因素之一,而降雨天气会严重影响导线的电晕特性。本文在小型电晕笼内对导线表面附着水滴时进行交流电晕试验,同时结合二维和三维有限元仿真来分析导线的电晕特性。研究表明,导线表面布满水的起晕电压远小于导线表面附着少量水滴的起晕电压;根据水滴在电晕过程中的破裂方式提出采用水滴的第一次破裂电压和第一次喷射微滴电压来表征水滴在电场作用下的稳定程度,试验得到导线表面附着三滴水的第一次破裂电压、第一次喷射微滴电压低于导线表面附着一滴水的值;水滴在交流电场中将会做两倍于电场频率的受迫振动,而且水滴在不同的振动位置对空间场强的畸变程度不一,这将导致水滴电晕过程中的瞬时电晕现象;通过三维仿真计算得到导线表面附着三滴水时的空间场强最大值和强场强区域体积大于导线表面附着一滴水的值,说明三滴水时对电场的畸变更为严重。     

采用扩径导线替代分裂导线的防冰方法

输电线路覆冰对电力系统安全运行具有严重威胁,目前已有多种防冰除冰方法,但每种方法都有其局限性,对于一些微气象、微地形重覆冰地区尚未有较好的解决方法。与钢芯铝绞线相比,在传输能力相同的情况下,扩径导线具有更好的抗冰效果。为此该文提出采用扩径导线替代分裂导线防冰的方法。在该方法论证中,考虑电气因素,分析扩径导线临界起晕电压和表面电场分布特性,结果表明:其临界起晕电压低于运行电压,其表面电场低于分裂导线表面电场。自然覆冰试验结果表明:使用有效导电面积相同的扩径导线代替分裂导线,覆冰量减少约30%～80%,能显著提高抗冰强度,从而达到非人工干预的防止冰雪灾害的目的。     

污秽物对交流输电导线起晕特性影响的试验研究

为研究污秽物对交流导线起晕电压的影响规律,基于小电晕笼进行单根导线在人工涂污状态下起始电晕特性的试验研究。采用光滑钢管模拟单根导线,分析颗粒度均<0.15mm的碳颗粒、沙颗粒和高岭土这3种典型的模拟污秽物等效表面粗糙系数对导线起晕电压的影响。首先利用3电极平板电容器,得到试验所用干燥沙颗粒和高岭土的相对介电常数分别为4.3和3.5。电晕特性试验的结果表明:相比较干净状态下,导线涂有相同颗粒大小的沙颗粒、高岭土和碳颗粒时,其起晕电压分别降低了21.76%、10.3%和52.71%。分析认为,污秽物的存在畸变了交流导线表面电场,使得导线起晕电压降低;沙颗粒的相对介电常数比高岭土的大,因此导致导线起晕电压降低较多;导电良好的碳颗粒的存在使导线表面电场畸变得最严重,降低起晕电压也最多。高岭土,沙颗粒和碳颗粒的存在使导线等效粗糙系数分别降低到0.9,0.78和0.48。     

交流电场对复合绝缘子覆雾凇过程影响研究

绝缘子覆冰严重威胁输电线路的安全运行,而电场对输电线路绝缘子覆冰的影响不可忽视。以复合绝缘子FXBW-35/100为试品,在人工气候室内模拟自然覆冰条件,分析研究电场对复合绝缘子覆雾凇过程的影响。结果表明:电场对绝缘子覆雾凇的影响主要体现为对水滴的吸引作用和泄漏电流以及绝缘子表面各类放电现象的作用。电吸力的作用使得覆冰量与覆冰密度增加,泄漏电流以及绝缘子表面各类放电现象使得覆冰量与覆冰密度减小。随着外加电压的升高,绝缘子伞裙边缘、伞裙下表面以及芯棒背风面的雾凇明显增多,迎风面的雾凇全部出现下垂现象;带电覆雾凇时,雾凇密度较不带电时大;覆冰15 min时,冰重随电压的增长有一个先增加后减小的过程。     

特高压双回直流架空线路电晕起始电压的计算分析

为研究特高压双回直流架空线路的电晕起始特性,本文考虑线路排列方式和绞线的实际结构,结合气体放电理论建立了特高压双回直流线路的起晕电压计算模型。根据正负极起晕的不同机理,在利用优化模拟电荷法对绞线表面空间电场求解的基础上,计算了各极子导线的起晕电压。分析并讨论了导线布置、温度与气压及绞线参数等因素对起晕电压的影响。计算结果表明：-+/-+排列方式时线路起晕电压值较高。另外,导线半径的增大、气压的升高、分裂数的增加都能显著提高起晕电压。导线对地高度、极间距、上下层导线高度及分裂间距也都会不同程度影响起晕电压。绞线绞入率逼近于0时,绞线起晕电压接近光滑导线的起晕电压。     

带电覆冰过程对盘形悬式绝缘子覆冰及电场特性的影响

运行条件下绝缘子表面的电场强度对覆冰过程有明显影响,但国内外对此研究不多。为此,采用有限元法和COMSOL软件对3种盘型悬式绝缘子在不同覆冰状态下的电场和电位分布进行了计算,并结合在人工气候室内的覆冰试验来研究交流电场强度对绝缘子覆冰过程的影响。结果表明:有限元法计算的覆冰绝缘子表面电场和电位分布与试验结果具有一致性,能很好地解释电场强度对绝缘子覆冰过程的影响;绝缘子表面电场和电位分布受到覆冰状态和绝缘子材料和型式的影响;覆冰过程中,电场畸变和局部电场强度的变化影响绝缘子覆冰增长速率、覆冰外观和分布、覆冰质量、覆冰密度和闪络电压;电场对玻璃绝缘子覆冰过程的影响要高于瓷绝缘子。