雾霾模拟环境下棒-板间隙交流放电特性研究*

目前国内外学者对雾中棒-板间隙交流放电特性做了大量研究,但往往忽略了灰霾颗粒的影响,且尚未深入研究雾与雾霾环境下棒-板间隙交流放电特性的区别,因此设计了雾霾模拟装置对棒-板间隙进行交流放电特性研究.在纯雾、纯灰霾及雾霾三种环境下进行棒-板间隙的交流放电试验,比较了棒-板间隙交流放电特性的区别,分析了雾霾颗粒对棒-板间隙交流放电特性的影响机理.结果表明:该模拟装置能模拟自然雾霾;纯雾环境下,棒-板间隙击穿电压随雾浓度呈先增后降的趋势;纯灰霾环境下,灰霾颗粒粒径小于10μm时的击穿电压低于干燥空气击穿电压,颗粒粒径大于10μm时的击穿电压高于干燥空气击穿电压,在粒径相同的条件下,击穿电压与灰霾浓度及成分都相关;雾霾环境下,间隙击穿电压高于干燥空气击穿电压,低于纯雾条件下间隙击穿电压,与雾霾粒径大小呈负相关,不同雾霾浓度下的间隙击穿电压会因雾霾成分而变化.     

气隙击穿电压大幅降低的气象条件

为研究空气污染严重及雾霾频繁出现等新的大气条件下,空气间隙的放电特性,利用全自动放电监测系统对广州地区全年自然条件下空气间隙的击穿电压和大气条件(包括气温、气压、相对湿度、风速和辐射照度等)进行监测,通过数据分析研究新大气环境下空气间隙击穿电压大幅下降的气象条件。研究结果表明:击穿电压大幅降低主要出现在春季,其气象条件是高湿度(相对湿度80%)、低风速和低辐射照度。雾霾天气符合空气间隙击穿电压大幅下降的气象条件,空气间隙击穿电压与雾霾天气的关联性、空气间隙击穿电压与空气质量指数及其污染物的组成与含量的关系值得进一步研究。     

淋雨对短空气间隙操作冲击放电影响的实验研究

为研究降雨条件下空气间隙的操作冲击放电特性,通过实验对比研究获得了干燥和淋雨条件下间隙距离为10～60 cm球-板、棒-板间隙正极性操作冲击放电曲线。研究表明淋雨造成球-板间隙正极性操作冲击击穿电压降低幅度大于棒-板间隙;雨量大小对棒-板间隙击穿电压的影响不明显;雨量为0.5～3.9mm/min时,直径10cm球电极间隙距离30cm,操作冲击击穿电压较干燥条件降低15.8%～32.6%;雨水电导率为100～2000μS/cm时,击穿电压随电导率的增加而降低,但随着间隙距离的增加,球-板、棒-板间隙操作冲击击穿电压降低幅度减弱,且雨水电导率对球-板间隙操作冲击击穿电压的影响更为明显;雨水的存在会使放电时延较干燥时有变短趋势,使间隙在波前击穿的几率增大,且雨水通道会影响放电的发展路径。     

组合空气间隙放电路径选择性试验

为了研究空气间隙放电路径发展的分散性和随机性,分别对棒–棒间隙、棒–双棒组合间隙击穿特性,放电路径选择特性及放电路径发展随机特性开展研究。试验中考虑了下棒电极头部形状和下棒电极布置方式的影响,并通过静电场仿真计算分析间隙电场不均匀系数对50%放电电压的影响,以及下棒电极头部周围静电场强度对放电路径选择特性的影响;同时采用图像处理技术计算了电极表面放电初始发展角θ,以表征高压棒电极表面放电发展随机特性。试验和仿真结果表明:间隙距离为0.4~1.2 m时,间隙电场不均匀系数越大,间隙50%放电电压越低。间隙距离相同情况下,下棒电极头部曲率越大,头部周围场强越大,越容易产生迎面流注,则被击中的概率越大;间隙距离对放电路径选择性有影响,下棒电极头部形状相同的情况下,间隙距离越小,该间隙下棒电极头部周围电场强度越大,越容易产生上行流注,则被击中的概率越大。空气间隙距离增大会减少下棒电极对高压棒电极放电初始发展方向的约束力,高压棒电极头部表面下行流注的发展方向随机性增强。     

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。     

典型植被燃烧灰烬对导线-板间隙直流击穿特性的影响

架空输电线路通道内植被燃烧时会产生大量灰烬颗粒物,可显著降低输电线路导线—地空气间隙的绝缘强度。为研究直流电压下植被灰烬对输电线路空气间隙绝缘强度降低的影响机制,通过模拟植被燃烧试验平台,试验研究典型植被灰烬颗粒物对导线—板间隙直流电压击穿特性的影响,分析了颗粒链触发放电的机理。结果表明,3种植被中,茅草灰烬颗粒平均尺寸最大,重量最轻,对间隙绝缘强度影响最大;当间隙存在灰烬颗粒时,直流电压下间隙的绝缘强度大幅下降,负极性电压下,平均击穿电压梯度下降至纯空气间隙的29%;不同极性电压下植被燃烧灰烬颗粒物和间隙击穿特性存在明显差异,试验条件相同时,负极性电压下泄漏电流比正极性大。     

静态模拟气固两相体起晕和击穿的实验研究

研究了非均匀电场中的静态模拟气固两相体放电的击穿、起晕特性及固相物介电常数、占空比、放电间隙、电压极性和种类对击穿电压与起晕电压的影响。结果表明:实验范围内,正极性大占空比时,随放电间隙的增加,两相体的起晕电压逐渐低于空气的起晕电压。正极性和交流电压下,两相体的击穿电压比空气高。     

操作冲击下正极性长间隙放电物理仿真模型

开展正极性长空气间隙放电过程物理仿真模型的研究对优化特高压外绝缘设计具有重要的意义。基于正极性长间隙放电物理机制,建立了包括初始电晕起始与流注发展、先导起始、流注-先导体系发展和最后跃变等过程的物理仿真模型,该模型考虑了电晕起始分散性和先导路径随机性特征。采用有限元软件计算了放电结构间隙的背景电位分布,并使用试验观测结果对本文建立的模型进行了验证,最后采用该模型对导线-塔窗结构间隙的放电特性进行了仿真计算。结果表明：导线-塔窗间隙的50%击穿电压处于棒-板和棒-棒的50%击穿电压之间;波前时间对其50%击穿电压有比较明显的影响,呈现“U”形曲线;杆塔塔窗宽度对50%击穿电压影响较小,随着宽度增大,50%击穿电压有减小的趋势。     

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。     

盐雾对棒——板短空气间隙雷电冲击特性影响研究

目前国内雾霾天气对输电线路外绝缘的影响不容忽视,因此通过盐雾模拟雾霾天气,研究盐雾对短空气间隙雷电冲击击穿电压的影响具有重要实际意义。文中选择击穿电压最低的棒—板空气间隙为模型,分别对5、10、15 cm空气间隙,不同雾水电导率下进行雷电冲击电压击穿试验。结果表明,短空气间隙雷电冲击击穿电压受雾水电导率和空气间隙距离的共同影响,棒—板短空气间隙雷电冲击击穿电压随雾水电导率增大而减小,并且雾水电导率对击穿电压的影响程度随间隙距离增大而减小。通过粒子群算法(particleswarm optimization,PSO)对实验据进行拟合,得到了相应短空气间隙下雷电冲击击穿电压的计算公式。文中结论对如何加强雾霾环境下的输电线路外绝缘强度具有指导意义和重要参考价值。     

雾霾对输变电设备外绝缘特性影响机理综述

为深入分析雾霾对外绝缘特性的影响机理,调研了国内外关于雾霾对输变电设备外绝缘特性的相关研究。从雾霾的形成与沉降、雾霾的模拟、其对输变电外绝缘特性的影响几个方面进行探讨。结果表明:雾霾主要是由人类活动产生大量的污染物质在一定相对湿度的气象条件下形成的,雾霾天气下绝缘子放电主要以沿面闪络为主,雾霾沉积在绝缘子表面或漂浮在绝缘子片间空气间隙中会降低绝缘子的污闪电压。建议在绝缘子分布密集的雾霾天频繁区域加强环保工作,采取有效措施防止雾霾对输变电设备外绝缘特性的影响,保证绝缘子安全、可靠、稳定的运行。     

一种考虑湿度修正的雾霾检测系统

传统雾霾检测仪在计算雾霾浓度时,只考虑空气中固体悬浮物对光的散射,而没有考虑湿度对雾霾浓度的影响。针对传统雾霾检测仪的不足提出了一种包含湿度参数修正的雾霾浓度算法,设计完成了雾霾检测系统。为减少环境因素的影响,雾霾检测系统采用了封闭式的光学系统及恒定的光功率控制,设计了光发射模块、光接收模块、温湿度监控模块、控制模块、大气采样及光学模块和显示器。通过气溶胶发生器进行模拟实验测得雾霾浓度与散射光强度呈线性关系,线性相关系数为0.976 5,通过最后对大气中PM2.5的检测证明该雾霾检测系统能够较好地实现测量。     

透明材料雾度的测量

文论述了透明材料雾度的测量及有关的问题。     

雾霾条件下光伏发电量预测的迭代优化与经济性分析

光伏发电易受温度、辐照度等环境因素的影响,而近年来雾霾（PM_2.5浓度较高）污染严重,大幅降低了光伏系统发电量。因此研究雾霾天气下光伏发电量预测方法对光伏市场的发展具有重要意义。通过采集上海某户用光伏屋顶的全年光伏数据,利用控制变量法及雾霾相似日原理,拟合分析PM_2.5的浓度与发电量损失指数之间的关系,通过迭代原理优化光伏发电量预测算法,并给出雾霾环境下光伏发电量预测公式,修正光伏收益预测模型。结果表明：优化后的光伏预测发电量算法可提高发电量预测结果的精确性和稳定性。通过对3种光伏经济模型进行收益分析,验证了迭代优化算法可有效提高光伏收益预测的精确性。     

基于大气散射模型的偏振图像去雾算法

雾是1种常见的天气现象,由于大气中的水汽等对太阳光的散射作用会造成拍摄图像的对比度降低.在大气散射物理模型的基础上,提出1种可以轻松去除图像雾霾的方法.该算法首先利用偏振成像系统获取最好状态下和最差状态下的2幅图像,然后通过边缘检测和最佳正态分布搜索算法对天空区域进行分割,从而估算大气光强度和大气传递系数,最终实现图像...     

夜间图像去雾研究综述与展望

夜间图像去雾技术是图像处理和计算机视觉领域的研究热点,对航空航天、自动驾驶、交通监控等领域具有十分重要的意义。综合了近年来夜间图像去雾技术的国内外研究工作,分别从基于物理模型的传统方法和基于深度学习的方法两方面对近年来提出的典型方法进行归纳和总结,详细阐述了现有方法的优势和不足,并对一些典型的夜间去雾方法分别从主观评价和客观评价两方面进行了比较和分析。最后,展望了夜间图像去雾技术的未来研究方向,并给出了一些建议。     

模拟雾霾与自然雾霾下积污等效性分析

雾霾天气的不确定性使得研究其对电力设备影响的工作较难开展,然而模拟雾霾环境下的研究能否等效于实际雾霾天气下的情况,关系着其结论对实际工作的指导价值。为此,文中在模拟雾霾和自然雾霾环境下分别测试积污样品的表面污层电阻和泄漏电流,分析讨论了2种环境对绝缘子影响的等效性。研究发现,从测试的等值附盐密度、非可溶沉积物密度和表面污层电阻等数据看,2种雾霾环境下的绝缘子具有等效对应关系,即绝缘子自然雾霾下积污1 a等效于模拟雾霾下积污10～20 d;从泄漏电流参数看,2种雾霾环境下的复合绝缘子不具有等效性,模拟雾霾下的泄漏电流结论不能直接用于指导实际工作。     

燃煤火电厂烟气污染物排放对大气PM2.5的影响

以PM2.5细颗粒物为主导因素的区域灰霾现象日趋严重,已经对我国公众健康构成巨大威胁,对人们生活产生巨大影响。文章就公众关注的几个方面,做了简要分析,包括PM2.5的危害、化学组分特征、微观形貌、常见来源。还着重以燃煤火电厂为实例,进行了相关演算、分析,指出燃煤火电厂PM2.5的一次排放部分几乎可以忽略不计,但其二次影响部分的贡献值较大,是进一步治理的重点。     

基于塔式扩散模型的火电厂污染物监测方法研究

环境污染问题日益严重,雾霾天气不断威胁人类的健康,需要对污染物排放进行实时监测。为了更加准确地预测火电厂烟气污染物的排放,实时在电子地图上显示污染物浓度,提出了一种基于塔式扩散模型的火电厂污染物排放监测显示方法。对传统的污染物扩散模型进行优化处理,在此基础上提出了一种新型的塔式扩散模型来计算污染物浓度,利用不同高度扩散系数不同分层计算不同的污染物浓度。经大量实验证明,塔式扩散模型提高了烟气污染物排放监测的安全性、准确性和高效性。     

雾霾天气对高压直流输电线路可听噪声影响研究

为研究雾霾对高压直流输电线路可听噪声的影响，提出了计及雾霾影响的高压直流输电线路可听噪声计算方法。首先，建立雾霾天气下高压直流输电线路离子流场的计算模型，考虑了不同雾霾等级对空间电荷、离子迁移率和起晕场强的影响，并给出了用离子流场模型计算导线表面最大电位梯度的流程；其次，分析了可听噪声与导体表面最大电位梯度的关联性；最后，结合分裂导线数、导线不同直径对可听噪声的影响，提出应用范围广泛的可听噪声预测公式，并分析了不同雾霾等级及不同雾霾颗粒物浓度与可听噪声的关系。以±800 kV直流输电线路为例，对其在雾霾天气下的可听噪声进行计算。结果显示，随着雾霾等级提高，可听噪声会随之增大。雾霾中颗粒物荷电是导致可听噪声增大的主要原因，其中PM2.5的影响程度最大。所提出的离子流场计算模型和可听噪声预测公式可推广应用于高压直流输电线路可听噪声评估中，具有较高的工程应用价值。