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。     

雾对棒-板空气间隙交流放电特性的影响

目前有关雾中棒-板空气间隙交流放电特性的研究较少。为此,在人工气候室内利用超声波雾发生器对不同湿润条件和雾环境下的棒-板空气间隙交流放电进行多次试验,得到了雾水质量浓度、电导率和温度对不同棒-板空气间隙距离(5、10、15 cm)交流放电电压的影响规律;并在综合考虑雾水质量浓度、电导率影响的基础上,得到了该放电电压的计算式。结果表明,棒-板空气间隙的雾中交流放电电压比其在干闪下有所增加,5、10、15cm间隙的击穿电压比干闪时增加了3.1%~4.7%;随着雾水质量浓度的增加(1~4 g/m3),放电电压先上升后下降,且在3 g/m3时达到最大;此外,相比雾水电导率为100μS/cm的情况,雾水电导率为5 150μS/cm时的间隙击穿电压在雾水质量浓度为1、2、3、4 g/m3时分别降低了2.70%、2.72%、4.99%、9.07%。利用所提出的计算式得到的结果与试验结果的偏差7.3%。     

低气压下棒—板间隙交流放电特性研究及电压校正

为研究低气压条件下棒—板空气间隙放电特性,利用低气压放电试验平台针对100～600 mm棒—板空气间隙在交流电压下的放电电压U_(50)与气压P、间隙距离d的关系进行了试验,分析了2～60 kPa气压范围内P与d对U_(50)的影响,得到了U_(50)与P,d之间的关系曲线并提出了2～60 kPa气压范围内的放电电压校正公式。研究结果表明:在2～60 kPa气压范围内不同棒—板间隙的U_(50)-P曲线均存在明显饱和区,随间隙距离减小饱和区向高气压方向移动,根据试验数据所得放电电压校正公式具有较高的精确度。该研究结果可为低气压下棒-板间隙放电特性研究以及更系统的开展低气压下长间隙特性试验提供参考。     

低气压棒-板间隙操作冲击放电特性及电压校正

为了研究高海拔地区空气间隙的操作冲击特性,在大型人工气候室内对0.25～2m的棒-板间隙的操作冲击50%放电电压与气压p、间隙距离d的关系进行了系统的实验研究。结果表明:操作冲击50%放电电压U50随着气压p的下降呈幂指数关系下降,间隙长度不同,气压影响指数n不同;通过分析得到了不同间隙长度下的U50气压校正公式;U50与不同间隙距离d之间的关系与电压极性有关:正极性时U50与间隙距离d的线性关系较好,负极性时有明显的饱和性,且U50的气压影响特征指数n与电压极性有关。试验结果显示操作冲击50%放电击穿时间与电压极性和间隙距离有关。     

棒极结构对棒-板间隙操作冲击放电特性影响的试验研究

棒-板间隙是研究空气间隙放电的最典型间隙,其操作冲击放电特性是输电工程线路和换流站／变电站空气间隙选择的重要依据之一。为了更深入地研究棒-板间隙的操作冲击放电特性,选择不同直径的棒电极,以及半球彤和圆锥形2种棒电极端部形状,在2～5m间隙距离下进行了正极性操作冲击放电特性的试验,得到了棒电极端部形状和棒电极直径的改变对棒-板间隙正极性操作冲击50％放电电压造成的影响。另外,在北京、西宁和羊八井等几个不同海拔地区进行了临界半径的对比试验。通过改变棒电极端部连接球面的半径,得到了不同间隙距离对应的临界半径。由试验可以得出,当棒电极结构的半径小于临界半径时,棒电极半径和端部形状的改变不会对间隙的50％放电电压产生明显影响;临界半径随间隙距离的增加而增加,且随着海拔高度的增加,同一间隙对应的临界半径也随之增加。     

温度对棒—板间隙正流注电晕放电特性的影响研究

目前国内外温度对棒板间隙流注电晕放电特性影响的研究仍不完善.文中基于低温环境流注放电试验平台,利用光电倍增管、ICCD、CCD等弱光检测设备对低温下棒—板间隙的正流注传播特性进行了试验研究和理论分析.研究结果表明,温度降低对棒—板间隙正流注放电具有抑制作用,体现在发光强度和分叉程度随温度降低而减小;在流注电晕存在的电压...     

高温状态下棒-板间隙的冲击击穿特性研究

研究了高温状态雷电冲击和操作冲击作用下的空气间隙击穿特性 ,发现雷电冲击棒 -板间隙击穿电压随温度升高而下降 ,其规律符合 U=U0 δ0 .5。负极性操作冲击击穿电压随温度增加下降速度大于雷电冲击 ,正极性操作冲击击穿电压先随温度增加而下降 ,再随温度增加而增高 ,温度 5 70K时间隙击穿电压达最大值 ,其后又随温度增加而下降     

基于偏微分弱形式方程的棒-板短空气间隙流注放电仿真

随着计算机运算能力的迅速提升,采用数值仿真方法研究气体放电过程已成为热点。根据气体放电理论推导的流体动力学模型,属于对流占优方程,求解计算存在数值振荡和数值扩散问题。文中采用加权余量法的伽辽金弱形式求解该模型,仿真了棒板10mm空气间隙的流注放电过程。仿真结果表明:电子﹑正离子在流注发展过程中的浓度为1016cm-3数量级,负离子为1015cm-3;电子碰撞电离占主导作用,空间电荷对电场分布有明显的畸变作用;数值振荡和数值扩散得到了有效消除。     

棒-板模型交流电晕放电紫外数字图像处理及其应用判据

设计了紫外光谱成像仪CoroCAMⅣ+与虚拟仪器编程环境Labview 8.0相结合的电晕放电测试和分析平台。选用适当的数字图像处理算法和流程,通过对实时记录的电晕放电紫外视频图像处理,定义成像仪观测范围内“放电区域紫外成像面积百分比”作为量化电晕放电强度的表征参数。在近似标准大气条件下,研究了基于紫外图像处理的棒 — 板间隙工频电压作用下的电晕放电,结果表明,文中所述紫外数字图像处理流程可对紫外成像仪观测到的电晕放电图像真实还原,从而保证所选电晕放电量化表征参数的有效性;表征参数可明确反映起晕情况和电晕放电发展的阶段;得到电晕放电紫外成像随观测距离的衰减规律,提出电晕放电紫外成像检测法的应用判据。     

棒-板间隙操作冲击放电电压的海拔校正

目前我国有越来越多的输电工程都途经高海拔地区,如何对间隙放电进行海拔校正是工程设计中需要着重考虑的一个因素。为了更深入研究海拔高度对棒-板间隙操作冲击放电特性的影响,在北京、贵阳、西宁和羊八井进行了棒-板间隙操作冲击放电特性试验,根据试验数据,对目前常用海拔校正方法的校正结果进行了比较分析。同时,也利用其它校正方法对试验数据进行了校正,包括3种插值方法以及校正参数随间隙距离变化的2种校正方法。可以得出,现有海拔校正方法不适用于0～4300m海拔高度范围棒-板间隙的海拔校正,线性插值方法和校正参数随间隙距离变化的海拔校正方法误差较小,工程设计中推荐采用这2种方法。     

棒-板长间隙正极性放电仿真模型

长间隙放电模型常被用于仿真放电过程、分析机理及预测放电参数,对于绝缘设计具有重要的指导意义。针对棒-板长间隙正极性放电过程,提出了一种仿真模型。在假设流注区轴向电位梯度恒定的前提下,通过比较背景场与实际场求取流注区位置,提出双圆柱模型以计算长间隙放电过程中的空间电荷变化,在此基础上计算了先导发展速度并根据气体热力学理论分析了不同时刻产生的先导在放电过程中的变化,从而建立了正极性长间隙放电仿真模型。利用该模型对10m棒-板间隙正极性放电过程仿真,仿真结果在先导长度、空间电荷量、击穿时间及击穿电压等主要参数上与实验数据均较为符合,证明了模型的有效性。     

水中交流电弧放电特性测试与仿真

为了探讨交流电弧放电在废水处理中的应用,将经典的Mayr和Cassie电弧微分方程模型以串联电阻的方式联合起来,并针对液态工质的特点引入了最小电导参数,建立了适合水中交流电弧的数学模型;采用Matlab/Simulink软件将电弧数学模型转换为电路模型,对放电伏安特性进行了仿真分析;改变数学模型中的最小电导,分析了其对仿真结果的影响。研究表明,水中交流电弧放电存在气液两相放电,水的气化程度越大放电波形畸变越大,稳定的电弧放电实质上发生在水蒸气中,实测与仿真的电弧放电波形基本一致。最小电导参数与废水的电导率密切相关,电导率越小,电弧重燃电压越大,稳定燃弧电压越小。     

雾霾对冲击放电路径影响特性的分析

由于经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快,雾霾现象日趋严重,这些雾霾多发地区是我国输电走廊或用电高负荷密度地区。为研究雾霾对放电发展的影响,利用水雾、粉煤灰等模拟雾霾天气,采用雷电冲击电压进行了雾霾对击穿电压和放电路径影响的实验研究。研究结果表明:当雾霾的粒径范围<0.01mm时,雾霾间隙的击穿电压始终较空气间隙的高,放电路径选择雾霾的概率<50%;当粒径范围为0.01～0.1mm时,正电压下选择概率<50%,雾霾间隙的击穿电压较空气间隙的高,而负电压下选择概率>50%,雾霾间隙的击穿电压较空气间隙的低。雾霾中放电发展是电场的畸变和雾霾颗粒与粒子间作用联合影响的结果。     

鸟粪影响下的紧凑型塔窗-导线空气间隙交流放电特性研究

查明鸟粪引起的紧凑型塔窗横担-导线空气间隙的放电原理,减少鸟害故障的发生,提高电力系统的安全运行。根据鸟粪电导率、粘度等各种参数,对紧凑型塔窗-导线空气间隙交流放电特性进行了模拟试验研究。结果表明:鸟粪污染引起塔窗-导线间隙的击穿电压降低约80%。为降低鸟害故障率,提出防治鸟害的有效措施。     

激光等离子体引导空气间隙放电的实验研究

为推进激光引雷技术的实用化进程,文中开展了激光等离子体引导间隙放电的实验研究。采用Nd:YAG固体脉冲激光器电离空气产生一定浓度的等离子体通道,等离子体通道作用于施加一定电压的极板间的空气间隙,进而引导空气间隙的击穿放电。搭建了激光引导间隙放电的实验平台及测量系统,开展了不同激光能量(200、400 m J)及激光波长(532、1 064 nm)引导下间隙放电的实验研究,获得了不同参数激光等离子体对空气间隙击穿特性的影响规律。实验结果表明空气间隙击穿阈值电压随着激光能量的增大而降低并逐步趋于饱和,在相同输出能量下532 nm激光可更有效地降低空气间隙击穿阈值电压。研究结果为激光引雷技术的发展及应用提供了实验依据。     

含有电位悬浮导体的组合空气间隙放电特性实验研究

为研究交流电压下含有电位悬浮导体的组合空气间隙放电特性,文中以棒—板组合空气间隙模型为研究对象,实验研究了悬浮导体的空间位置对组合间隙放电过程的影响。研究表明,悬浮导体位于高压电极或接地电极附近,短间隙在较低电压下首先被电弧短接,随着电压继续增加,整个间隙完成击穿;悬浮导体位于间隙中部,电压达到临界值时,多个间隙几乎同时击穿。电场仿真表明,悬浮导体引起的空间电场畸变是影响组合间隙放电过程的主要原因。在此基础上,通过实验进一步研究了悬浮导体长度、位置,高压电极和接地电极形状对击穿电压的影响。研究结果对深入理解含有电位悬浮导体的空气间隙放电机理以及击穿特性具有一定的参考价值。     

小开距真空间隙放电特性的研究

采用对固定开距的真空灭体室施加电压使其击穿的方法对与多次重燃过程有密切关系的小开距真空间隙放电现象进行了研究,发现该类放电的特征可用冷击穿电压和开距的关系、燃弧后真空间隙热态耐压强度和开距的关系以及放电时高频重燃半波持续数来进行描述。试验发现用铜铬触头材料制成的真空灭弧室具有最高的冷击穿强度、是银碳化钨的三倍、且对线路的参数不敏感。根据能量关系建立的高频重燃半波数模型可对高频重燃持续的时间进行计算。     

短间隙流注放电数值仿真方法研究进展

流注放电是间隙放电研究的重要内容与切入点,仅靠实验手段仍然无法获得流注放电的微观机制及放电通道内的全部物理参数,因此,数值仿真成为推动流注放电理论发展的一种重要方法。文章阐述了短间隙流注放电仿真的流体模型及其假设,分析了数值仿真算法中的3个难点问题,即粒子输运方程的准确求解、不规则区域中泊松方程的快速求解以及光电离项的快速求解。在回顾流注放电数值仿真领域解决上述3个难点问题的历史过程与取得进展的基础上,提出了解决上述问题的可能途径与努力方向。     

雾霾模拟环境下绝缘子积污特性研究*

雾霾影响输电线路外绝缘的问题近年来被广泛关注,为此设计了雾霾模拟装置,以探讨瓷、玻璃和复合绝缘子的积污特性.分析了绝缘子积污随雾霾浓度、颗粒粒径和持续时间的变化规律,根据实验结果比较了雾霾环境中瓷、玻璃和复合绝缘子的积污程度.结果 表明:自行设计的模拟装置能产生自然雾霾;雾霾影响绝缘子积污主要表现为湿沉降作用;绝缘子的积污量与雾霾浓度成正比,随颗粒粒径的增大而减小;瓷、玻璃绝缘子的雾霾积污特性随时间表现出3种变化趋势;雾霾中,复合绝缘子的短时间积污量大于瓷、玻璃绝缘子,且随着积污时间延长,3种绝缘子的积污程度相差不大.