交流电场对覆冰水冻结过程中导电离子迁移的影响

鉴于冰层电导率分布对于绝缘子闪络的重要性,文中着重从以下方面进行研究:电场对水滴冻结过程的影响、电场强度对导电离子迁移的影响。通过对带电覆冰绝缘子冰层融冰水电导率的测量,进而分析讨论绝缘子表面冰层和冰棱中电导率的空间分布。结果表明:水滴的平均冻结时间跟电场强度有关系。电场强度越大,覆冰水冻结过程中导电离子迁移程度越小。绝缘子表面冰层融冰水电导率与融冰时间成非线性递减关系。绝缘子在串中的悬挂位置对其冰层最大融冰水电导率有明显影响。带电覆冰条件下,冰层和冰棱的最大融冰水电导率要低于不带电覆冰条件下的对应值。综上所述,交流电场对覆冰水中导电离子迁移的影响较为明显。因此,该研究为进一步完善绝缘子覆冰闪络模型提供参考。     

覆冰绝缘子导电离子分布规律

为研究电场及染污方式对覆冰复合绝缘子导电离子分布的影响,该文在低温、低气压人工气候室对两种染污方式下的35 k V复合绝缘子开展了带电和不带电雨凇覆冰试验。结合COMSOL软件仿真分析冰凌尖端水滴及覆冰滴水过程对绝缘子覆冰的影响,揭示电场、染污方式和染污程度对覆冰绝缘子离子分布的影响规律。结果表明:电场对绝缘子覆冰形态、冰层及冰凌中离子分布和闪络电压均有显著的影响;在带电覆冰条件下,采用覆冰水电导率法时的冰层及冰凌融冰水电导率均低于不带电时;在不带电覆冰条件下,采用固体涂层法时的融冰水电导率远高于覆冰水电导率;绝缘子带电覆冰时的闪络电压高于不带电时,而闪络过程中的融冰水电导率低于不带电时。在分析绝缘子覆冰闪络时,应考虑晶释效应对其闪络特性的影响。     

电场对冰水相变过程晶释效应的影响

覆冰水电导率会影响冰表面水膜电导率,进而影响覆冰绝缘子的电气特性。但是,对于电导率的空间分布缺乏研究。为此在低温、低气压气候室对3片串XP_4–160瓷绝缘子分别在带电和不带电条件下开展覆冰试验,结合COMSOL Multiphysics软件仿真和水分子极化理论分析了电场对绝缘子覆冰形态的影响。在电场、水分子极化以及局部放电、泄漏电流等因素的综合作用下,绝缘子带电覆冰冰凌长度较短、直径较细且冰凌尖端向绝缘子串轴线弯曲。将完成覆冰后的绝缘子冰层和冰凌分别置于恒温环境中融化,测量其融冰水电导率,结果表明,绝缘子在带电和不带电覆冰条件下,冰层及冰凌融冰水电导率随融冰时间的增加均呈非线性下降;覆冰水电导率越高,晶释效应越明显;受电晕放电、局部电弧及泄漏电流等因素的影响,不带电覆冰时的融冰水电导率高于带电覆冰时的融冰水电导率。     

输电线路融冰初期冰闪机理试验研究*

覆冰绝缘子串的冰闪事故一般发生在输电线路融冰初期。针对这一现象提出了盐析及污秽在冰层中迁移的观点。通过盐析及污秽在冰层中迁移试验,从机理上解释了该现象的原因。试验证明污秽程度越高,迁移过程越快;融冰水电导率为覆冰水电导率的1.5～2.5倍,且凝结时间愈长,迁移时间愈充分,融冰水电导率的变化愈明显。     

自然条件下导线覆冰形状及对融冰过程的影响研究

架空输电导线覆冰灾害是极为严重的自然灾害之一。目前采用大电流直流融冰技术是解决架空输电线路覆冰灾害最有效的方法,而导线覆冰形状对直流融冰时间有显著影响。文中在自然覆冰试验站开展了导线覆冰形状测量和直流融冰试验研究。研究表明:导线上的覆冰形状随着导线位置的改变而变化,单导线与分裂导线相比变化差异更显著,靠近铁塔处导线的覆冰较薄,越靠近中部导线的覆冰厚度增加,融冰时需要融化的冰层体积也随之增加;导线布置方式对导线的覆冰厚度及需融化冰层的体积也有影响;由于分裂导线不容易发生扭转,导线上的覆冰形状随着导线变化的幅度较单导线布置方式小;融冰试验结果表明,融冰过程中导线两端的覆冰首先发生脱落,而中部的覆冰最后脱落,导线融冰时间出现一定的分散性。     

考虑冰层下移的输电线路高频融冰温升影响因素分析

高频融冰热效率高，具有实现输电线路在线融冰的发展前景，揭示融冰过程中温升与环境等因素的变化规律对于实际应用具有重要意义。文中建立了覆冰线路高频融冰模型，重点考虑了冰层下移时环境温度、风速和覆冰厚度等因素对冰层内表面温升的影响。研究结果表明：在融冰过程中，对流换热强度影响冰层内表面温升速率，风速降低、环境温度升高，对流换热强度减弱，温升速率均增大，但温升速率随覆冰厚度增大而减小。因而选择合适的环境条件和覆冰厚度时机进行融冰能有效提高温升速率和缩短融冰时间。     

OPGW临界融冰电流及其影响因素

光纤复合架空地线(OPGW)覆冰影响电网安全稳定运行,采用直流融冰是防止OPGW发生覆冰事故的有效措施之一。建立了OPGW的直流融冰模型,计算了OPGW直流融冰过程中的动态温度特性,分析了OPGW的临界融冰电流及其影响因素,并在人工气候实验室对计算结果进行了验证。结果表明:融冰过程中冰层外表面的热交换系数对融冰过程影响很大,其大小与环境温度、风速、覆冰厚度和冰层外表面温度有关;影响OPGW临界融冰电流的主要因素有环境温度、风速、覆冰厚度和OPGW型式;临界融冰电流随环境温度降低、风速增加及覆冰厚度的增加而增加,但冰厚的影响程度相对较小。因此,应根据不同环境条件选择OPGW的融冰电流。     

覆冰水在自然环境下冻结过程中电解质晶释效应实验与分析

就覆冰水在由液态至固态相变过程中冰层中电导率的空间分布展开讨论,在自然环境下研究了不同电导率的液态水在相变过程中电解质晶释的物理过程.对相同体积、不同电导率的试品进行冰冻,通过测量得到覆冰水在由液态至固态的相变过程中,靠近冰层外表面空间的导电离子浓度最大的结果.分析了覆冰水在相态转变过程中冰层内部空间电导率分布出现差异的原因,揭示了融冰水电导率与覆冰水电导率差异的本质.提出了覆冰闪络时覆冰体电阻的表达式,指出了在分析覆冰绝缘子闪络特性时应考虑覆冰的晶释效应的影响.     

风力发电机叶片防除冰涂层（二）:温升数值计算及防除冰性能

针对电热超疏水涂层覆冰过程中表现出的三类不同冰层形貌，该文建立了电加热融冰数值计算模型，并对仿真计算结果进行了相应的试验验证，验证结果与仿真结果基本一致，该模型能有效模拟融冰过程和温度分布。临界融冰功率的计算结果表明，电热超疏水涂层融冰所需功率大于非超疏水电热涂层，尤其在乳突状冰层出现后，融冰功率将大幅增加。电热超疏水涂层防冰试验结果表明，在雨凇覆冰环境中，超疏水性能单独作用时，叶片在覆冰前期能延缓覆冰；电热性能与超疏水性能共同作用时，叶片无覆冰形成。电热超疏水涂层用于风力发电机防覆冰具有较好的效果，但用于覆冰后的融冰时将需要更多的能量。     

输电线路融冰初期易冰闪机理试验研究

冰灾及输电线路冰闪事故严重威胁电网安全,有必要研究输电线路冰闪机理并采取措施防止线路冰闪事故。笔者提出了盐析及污秽在冰层中迁移现象的观点。通过盐析及污秽在冰层中迁移试验,从机理上解释了绝缘子在融冰初期最容易发生闪络的原因。试验证明污秽程度越高,迁移过程越快;融冰水电导率为覆冰水电导率的1.5～2.5倍,且凝结时间愈长,迁移时间愈充分,融冰水电导率的变化愈明显。     

农配网直流融冰装置及其应用

结合农配网线路的特点,研究适合于农配网线路的融冰方法与装置。根据农配网不同线路所制定的融冰方法,研制适合于农配网长线路、短线路和超短线路的直流融冰装置,提高农配网线路抵御雨雪冰冻灾害的能力,并对融冰装置进行了现场试运。     

换流变压器在直流融冰装置中的作用研究

直流融冰是目前最为成熟和可行的融冰手段之一。文章在现有直流融冰技术的基础上,通过对直流融冰的最小融冰电流、直流融冰功率以及谐波电压的研究,分析使用和不使用换流变压器对直流融冰装置和交流线路的影响,为直流融冰的应用提供了一个新的思路。结合四川电网某融冰工程项目,使用PSCAD/EMTDC软件仿真得出使用换流变压器的工程实际应用条件和限制范围,研究成果成功应用在四川电网直流融冰项目设计工作中,可供今后工程参考。     

新型整流桥串并联切换直流融冰装置

我国南方地区冬季气温低湿度大,在远距离传输的高压输电线路上经常出现区域覆冰问题,覆冰严重时会造成杆塔倒塌等电力事故。文中研究的新型整流桥串并联切换直流融冰装置即用于解决输电线路覆冰问题,可避免造成大面积供电中断。文中基于常规十二脉动直流融冰装置,通过原理分析、参数设计和仿真验证,提出一种新型直流融冰拓扑,可以同时满足导线融冰的大电流和地线融冰的高电压需求。相较于常规十二脉动直流融冰装置,采用新型直流融冰拓扑可以选用一半容量的换流变压器和一半通态平均电流的晶闸管,显著降低设备投资成本;且在大电流输出模式下可以有效减小注入系统的谐波电流,从而减小接入点的系统电压畸变,改善直流融冰装置投入运行时的系统电压质量。     

模块化多电平直流融冰装置谐振机理及抑制措施研究

直流融冰作为电网抵御低温冰冻灾害的有效措施之一,融冰装置在线路覆冰期间的运行可靠性极其重要。首先介绍了全桥模块化多电平直流融冰装置的拓扑结构以及直流融冰装置融冰工作状态下直流侧振荡现象。其次,分析了融冰装置振荡机理并提出了抑制措施,即在直流电压前馈环节引入非线性滤波器对高频谐振进行抑制。最后通过仿真与实验验证表明:基于模块化多电平直流融冰系统阻抗的相频特性得到了大幅度的改善,控制系统可以正常解锁、升压,证明了抑制措施的有效性,降低了高频振荡风险。     

Insulator Leakage Distance Dimensioning in Areas of Winter Contamination using Cold-fog Test Results

Electrical utilities have adapted insulator leakage distances to a wide range of contamination environments. This has led to development of guidelines for unified specific creepage distance, for example in IEC 60815. Under freezing conditions, a number of factors change. The surface conductivity of ice is much lower than that of water, but there is the countervailing possibility of accumulating a significant amount of ice. One of the crossover points between applications occurs when a very light layer of hoar frost or freezing fog, simulated in a "cold fog" test, fully wets a pre-contaminated insulator. The leakage distance requirements for these conditions are compared with those suggested for conventional clean-fog requirements. The possibility of treating fog accretion as a form of non-soluble deposit density is explored.     

贵州电网融冰能力研究

冰灾严重影响电网安全运行,针对贵州电网融冰能力、融冰效率低进行了介绍和分析,为了解决融冰效率低下的问题,探讨了在电网大面积覆冰情况下,如何提高电网融冰效率,保障电网安全稳定运行。     

220 kV线路融冰方案的改进

2008年1月,湖南等南方省份发生了严重的冰雪灾害,220 kV线路覆冰严重。在此次冰雪灾害中,实施传统的高电压等级串多线路的220 kV线路融冰方案比较困难。文章对上述融冰方案在实际应用中遇到的问题进行了分析,针对这些问题提出了一种通过降低融冰电压等级对单一线路进行融冰的新的融冰方案。实际应用结果表明,采用新方案的融冰效果较好。     

云母带粘合剂导热系数的研究

多胶云母带广泛应用于大型高压电机的主绝缘材料,其导热性直接影响到空冷电机的温升及绝缘的可靠性。采用保护热流计法导热仪、浸渍法密度计研究了目前应用比较成熟的多胶云母带粘合剂的热传导性能及其与密度的关系。结果表明:酚类固化体系的导热系数明显高于TOA体系和桐马体系;酚类固化体系中引入TOA增韧后降低了固化物的导热系数;导热系数与密度存在一定的关系,密度较大的固化物其导热系数一般也较大。