强风沙环境汤生电离系数计算

由于西北地区恶劣的气候环境,常年爆发强风沙天气,使高速列车车顶外绝缘常年暴露在强风沙环境中,引发绝缘放电导致事故频发.处于风沙环境下的气体放电特性与静态气体放电特性有较大差异,风沙环境下气流与沙尘对放电电离过程产生重要影响.文中以板—板电极所形成的均匀场为分析对象,考虑强风沙环境下气流速度、沙粒畸变电场和沙粒荷电捕获对...     

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。     

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...     

大气压下湿度对气隙流注放电及击穿的影响

空气中存在的水汽会使空气介电特性发生改变，严重影响输电线路外绝缘特性。为此通过理论及实验研究了湿度对流注放电的影响。理论方面通过Wieland近似法对湿空气的放电参数进行修正，对比分析了干洁空气与湿空气的放电参数，计算了不同湿度下针板气隙流注放电参数，提出了湿空气下流注起始、传播判据以及击穿电压计算方法。实验方面搭建流注放电室，进行棒板间隙流注放电实验，实验结果与理论计算结果相符。湿空气放电参数表明：低电场下(E/p<0.3V/(cm·Pa))湿度增大对电离系数影响不大，强电场情况下湿度对电离系数有着明显的促进作用；低电场时附着系数随湿度增大而增大，强电场时附着系数随湿度增大而减小；针板间隙流注计算结果表明湿度增大会使流注峰值电子密度、流注半径增大，流注传播速度加快；棒板击穿实验及击穿电压计算结果表明，当湿度较低时，湿度对击穿电压的影响不大，当相对湿度达到约94%时，湿度增大使得击穿电压明显提升。     

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。     

高压窄脉冲气体放电对颗粒的荷电的研究

通过高压窄脉冲气体放电对微小颗粒荷电的实验研究，探讨了窄脉冲电晕放电和流注放电对颗粒荷电的影响。并对窄脉冲流注放电产生条件及降低颗粒荷电的原因进行了分析。     

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。     

高海拔条件下沙尘暴天气对线-板间隙工频击穿电压的影响试验研究

本研究参考西藏、新疆、青海等地沙尘暴高发地区输电线路走廊附近沙尘参数的调研结果,以及沙尘暴天气的相关气象资料确定了模拟风沙试验中风速、粒径、浓度、荷质比等具体参数,并搭建了一套模拟风沙试验装置。利用该装置,在海拔2 200 m地区开展了模拟风沙条件对间隙外绝缘工频放电电压的影响试验。结果表明：模拟沙尘环境仅会降低间隙距离为0.2 m以下短间隙的工频放电电压,而不会降低间隙距离为0.2m以上长空气间隙的工频放电电压;空气中带电沙尘本身不是造成间隙跳闸放电的根本原因。     

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。     

风沙条件下的平板模型直流沿面放电特性

The influence of sand dust on discharge of external insulation has caused widespread concern.At present,the research results show wind-sand electricity has a remarkable effect on the discharge characteristics of insulator and has little influence on the discharge characteristics of air gap.The flashover of insulator strings occurs along the insulator surface and air gaps,and the sand dust deposited on the insulator surface may affect the flashover characteristics of insulator strings.This paper studies the flashover characteristics of flat plate model under DC voltage in wind-sand condition.The experimental results show that under positive polarity voltage,the flashover voltage of the flat plate model has a maximum value,while under negative polarity voltage,the flashover voltage of the flat plate model has a minimum value with a certain degree of sand dust deposition.The wind or sand in sand-dust weather has an important effect on the flashover characteristics of the flat plate model.In certain variation range of electric charge,electric charge of sand dust has little effect on the flashover voltage of flat plate model under DC voltage.The deposition of sand has significant influence on the flashover process of flat plate model,which is related to the deposition density and moisture content of sand particle.     

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.     

金属颗粒对绝缘油流注发展特性的影响研究

变压器在制造、运行和维修等过程中,其内部绝缘油难免会引入金属颗粒,为探究金属颗粒对油纸绝缘性能的影响,文中搭建并调试了油纸绝缘雷电冲击放电试验平台等,开展了金属颗粒对绝缘油流注发展特性影响试验研究,研究了不同浓度金属颗粒对绝缘油流注起始电压与发展过程中形态的影响,并通过COMSOL仿真平台进行验证。结果表明,金属颗粒会促进油中流注的起始与发展过程,流注停止长度和发展速度与颗粒浓度呈正相关,而绝缘油流注起始电压与击穿电压与颗粒浓度呈负相关,金属颗粒的引入会使得流注形态更加发散。分析认为油中金属颗粒与流注的相互作用是降低流注起始电压,加速流注发展,进而降低绝缘油击穿电压的主要原因。     

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。     

油纸绝缘沿面放电及发展机理

相对于气体介质放电理论,对工程复合绝缘介质放电物理过程的机理研究甚少。论文对交流耐压下的油纸绝缘沿面放电进行了机理分析和仿真研究。基于气体中沿面放电和液体中流注理论,论文认为沿面放电缺陷模型中的高压电极与油纸绝缘交界面处的三角形区域的高场强将导致初始电子发射。在沿面放电的发展过程中,由于电、热和机械应力的作用下,油纸绝缘系统会产生微小的气泡。在外加电场的作用下,微小气泡导致的电场畸变以及气泡中的电子崩可能是导致沿面放电发展甚至击穿的主要原因。通过COMSOL有限元分析软件,建立了基于真实实验模型的仿真物理模型,对其电场分布进行了计算,并研究了微小气泡等环境因素对于沿面放电发展过程的影响。仿真结果验证了上述机理分析的正确性。     

正极性雷电冲击电压下天然酯绝缘油油纸沿面流注动态变化规律研究

油纸绝缘复合电介质沿面放电是电力设备内绝缘的研究基础,其在雷电冲击电压下的绝缘特性是变压器绝缘设计的重要参数之一。为了获得油纸沿面流注传播与消散过程中电学、空间电荷分布演化规律及其关联关系,以交界面平行于施加电场方向的油纸系统为研究对象,通过构建适用于绝缘油油纸沿面流注动态变化特性的试验观测系统,可同步获得正极性雷电冲击电压下流注传播和消散过程中的电压、放电电流和放电通道流注阴影图像。利用该平台还测量了油纸沿面正极性雷电冲击击穿电压。试验结果表明,在正极性雷电冲击电压下天然酯绝缘油油纸绝缘相对介电常数差异并不会促进油纸沿面流注的传播过程,而粘度对于油纸沿面流注侧向分支影响显著。粘度越低,空间电荷在迁移过程中所受到的阻力越小,流注头部空间电荷在受到表面电荷的斥力后越容易往油中扩散,空间电荷在绝缘油中所形成的空间电场使得油纸沿面流注的主分支能够在绝缘油中传播,增加了油纸沿面流注传播距离,从而使低粘度天然酯绝缘油油纸沿面正极性雷电冲击击穿电压略高于其纯油击穿电压。     

飘尘污染对输变电设备外绝缘的影响

污秽对电力系统安全稳定运行影响极大,某些特殊环境条件下的漂尘污染对输变电设备外绝缘也会构成威胁。文章分析了发生电气设备外绝缘放电的原因,即在输变电设备外绝缘的背风侧积聚的漂尘遇到合适的气象条件,就会污染在输变电设备外绝缘背风侧的空气,并在空气中产生放电,危及运行安全。文中还提供了几个例证。     

The influence of surface charge on lightning impulse breakdown ofspacers in SF6

We have investigated the influence of surface charges on the discharge development across particle contaminated spacer surfaces under SF₆ for lightning impulse (LI) voltages (1.2/50 μs). Surface charges may be generated by dc, ac or lightning impulse stress. The discharge characteristic shows a strong reduction of the insulation strength if the applied voltage and the surface charge have opposite polarities. The investigations were performed with a needle protrusion attached to the bottom electrode to give severe field distortion. The bottom electrode was biased positively. The influence on the discharge process is observed by measuring the surface charge distribution and predischarge currents. The results reveal changes in streamer onset voltage, streamer to leader transition, and leader development