2km海拔下直流线路金具起晕场强预测修正方法

起晕场强是输电线路金具设计的重要依据,目前高海拔地区直流输电线路金具设计依据的Peek公式是基于低海拔下曲率半径在50 mm以内的细导线电晕放电试验结果获得的。±800 kV直流输电线路金具属于大曲率半径(大于100 mm,下同)和三维结构电极结构,其与细导线结构电极的放电机理不同,因此Peek公式已不再适用于此类直流输电线路金具设计,尤其是高海拔地区直流线路金具的设计。本文针对Peek公式对于大曲率半径和非圆柱体电极起晕场强预测不准确问题,利用海拔2 100 m下昆明特高压试验室搭建的真型直流线路金具试验平台,对模拟金具管和均压环的起晕电压进行了测试。基于起晕场强和曲率半径的关系,首次提出了基于高斯曲率的大曲率半径直流金具电极的起晕场强计算公式的修正方法,为相应海拔地区的特高压直流线路金具设计提供了理论依据。     

负直流电压下棒板间隙起晕电压计算方法

电晕放电是高压输电工程设计和运行中面临的突出问题。针对空气间隙,基于流注放电理论,以自持放电为判据,建立了考虑海拔温度影响的负直流电晕起始电压的光电离模型,并阐明了判据中各个参数的物理意义。提出一种基于臭氧检测原理的起晕电压检测试验方法,获得短间隙下棒板间隙不同电极尺寸的负直流起晕电压。在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室(海拔2 100 m)测得负直流电压下阀厅金具试品的起晕电压。将两次试验数据以及文献中获取的试验数据分别与模型计算结果对比,发现两者在相同条件下的差异很小。文中提出的起晕电压预测方法有望为高压直流阀厅金具的电晕控制及设计提供有效的依据。     

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。     

高速气流中沙尘对复合绝缘子闪络特性的影响研究

运行于高速沙尘环境中的车顶复合绝缘子频繁发生异常及不明闪络现象,严重威胁列车的安全、稳定运行。风沙环境使得复合绝缘子附近的空间电场发生了一定的畸变,会影响复合绝缘子的闪络特性。文中基于风洞试验系统探究高速气流环境中沙尘对复合绝缘子闪络特性的影响,测定了高速气流沙尘状况下复合绝缘子的闪络电压,对比了在有沙尘与无沙尘时复合绝缘子的闪络电压,揭示了沙尘环境下复合绝缘子闪络电压的变化趋势;实验结果表明:高速气流环境下,复合绝缘子的闪络电压随风速的增加先增大后减小,有沙尘时复合绝缘子的闪络电压要比无沙尘时低;在同一气流速度下,当沙粒粒径为100μm、沙流量较小时,复合绝缘子的闪络电压要高于沙流量较大时的闪络电压;随气流速度的不断增大,沙尘通过畸变电场而影响闪络电压的程度将逐渐低于流场特性的影响,而使得在气流速度较高时不同沙尘流量的闪络电压差距较小。     

高压直流绝缘子积污特性数值模拟与预测

为探讨高压直流线路复合绝缘子在不同环境下的积污特性,建立了基于流体力学原理的高压直流绝缘子积污仿真模型。通过自然积污试验验证了仿真模型的可行性,根据仿真数据建立了基于神经网络算法的粒子撞击率预测模型,使模型更具有实用性。结果表明:雾霾环境下,风速低时电场力作用明显,风速大于1 m/s时电场力影响较小;大风环境下,粒径小于80μm时风速对上表面积污影响不大,粒径大于80μm时上表面粒子撞击率随风速的增大而减小,下表面粒子撞击率几乎为0,粒径对整体粒子撞击率的影响比风速大;风向不水平时,气流向上使下表面粒子撞击率增加,气流向下使上表面粒子撞击率增加。研究成果可用于高压直流绝缘子积污机理研究,并为外绝缘设计及线路运行维护提供依据。     

±800kV特高压换流站阀厅金具防晕设计尺寸研究

起晕场强是阀厅金具电晕控制的重要依据,针对±800 kV特高压换流站阀厅金具防晕设计裕度过大问题,在海拔高度分别为50 m和4300 m的试验室开展了管母线和屏蔽球的起晕电压试验。利用起晕电压试验、Peek公式和Ansys三维电场仿真计算结果,给出了±800 kV阀厅不同类型金具的防晕最小设计尺寸,并在此基础上提出了阀厅金具表面场强控制建议。建议±800 kV阀厅管形金具等效管径不小于150 mm、球形金具等效球径不小于800 mm、边缘倒角曲率半径不小于30 mm。提出±800 kV阀厅金具场强控制原则为:等效直径大于200 mm的管形金具、近似圆柱体或球形金具其起晕场强控制值不大于12 kV/cm,等效直径不大于200 mm的管形金具或近似圆柱体金具其起晕场强控制值不大于18 kV/cm。研究成果为±800 kV阀厅金具的防晕优化设计提供了一定的参考依据,为后续阀厅金具表面场强控制标准制订提供了技术支撑。     

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。     

直流导线和阀厅金具的电晕起始电压预测

电晕起始电压是高压直流输电工程电晕控制的依据,提出了一种基于电场特征集和支持向量机的起晕电压预测新方法。采用提出的方法预测了负直流导线的起晕电压,将预测值与试验值以及现有方法的计算值进行了对比,证明了所提方法的有效性和优越性。对±660k V换流站阀厅内均压球的起晕电压进行了测量和预测,得到了均压球表面的电晕起始电场强度控制值,通过对比电场有限元数值计算结果,证明了均压球在阀厅运行环境中不会起晕。该方法为高压直流输电工程导线和阀厅金具的电晕起始电压预测提供了一条可能的新途径。     

高海拔交流输电线路金具电晕放电特性

电晕特性是输电线路工程设计及运行必须考虑的重要方面。高海拔地区,金具电晕放电带来的电磁环境问题越来越受到关注,为获得高海拔输电线路金具电晕放电特性及海拔校正方法,在特高压交流试验基地环境气候实验室以及西藏高海拔试验基地,利用紫外成像仪对不同种类330kV交流输电线路金具开展起晕电压特性试验研究,获得模拟海拔以及实际海拔...     

空气温度对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

为研究空气温度对导线直流电晕特性的影响,建立了导线直流电晕特性测试系统,定义了导线的起晕电压,在人工气候室内,测量了不同空气温度下电晕笼中导线的起晕电压、电晕电流、可听噪声水平等特征量,获得了空气温度对导线电晕特性的影响规律。试验结果表明:导线的起晕电压随空气温度的升高大致呈线性下降趋势;导线电晕电流在起晕后随空气温度的升高大致呈线性上升趋势;负极性导线电晕可听噪声水平随空气温度的升高而上升,且电压越高上升幅度越大;由于赫姆斯坦辉光过程的存在,正极性导线电晕可听噪声水平的空气温度修正系数在不同的电压时有不同的表现,并据此对我国特高压直流输电线路的工程设计提出了建议。     

交直流复合电压下棒-板电极起晕电压实验分析

为了获得复合电压作用下电极的起晕特性,在室内搭建了复合电压下无锈棒-板电极起晕特性实验平台,采用串联的复合加压方式,即一个电极上施加直流电压,另一个电极上施加交流电压,以紫外光子计数的突变作为电晕起始判据,获得了直流和交流复合电压下的电极起晕特性。同时对比了不同直流电压极性、电极加压方式和不同复合电压升压方式下电极起晕电压的特点,探究复合电压下棒电极半径和棒板间隙对电极起晕电压的影响。实验结果表明:在相同的大气条件及电极布置下,由于空间电荷影响,棒电极正直流、板电极交流加压方式下的起晕电压比棒电极交流、板电极正直流加压方式下的起晕电压高;在棒-板气隙间距0~5cm范围内,定直变交复合升压方式下,交直流分量有效值叠加后的起晕电压随着直流分量的增加而升高,定交变直方式下,该值随着交流分量的增加而下降,且交直流分量间互为线性关系。本文的研究成果可以为进一步研究复合电压作用下电极的电晕机理及起晕电压的准确预测奠定坚实基础。     

不同电场中细颗粒物的荷电特性研究

为了研究细颗粒物在直流电晕放电和脉冲电晕放电条件下的不同荷电特性,采用静电低压撞击器分别测试直流电场和脉冲电场中不同电压条件下的单个颗粒平均荷电量,并与理论计算结果进行对比,结果表明:在直流电晕放电中细颗粒物直径小于0.2μm时主要以扩散荷电为主,大于0.2μm时主要以场致荷电为主;在脉冲电晕放电中细颗粒物主要通过自由电子和离子的迁移扩散进行荷电,最终小粒径段颗粒物荷正电且荷电量非常少,大粒径段颗粒物荷负电;在相同的线板式反应器中,脉冲电场可以比直流电场施加更高的峰值电压,加剧带电粒子与颗粒物之间的碰撞荷电,最终提高颗粒物的荷电量。     

交直流复合电压下的稍不均匀场高压电极起晕特性

为研究复合电压下阀内部屏蔽罩电极的起晕电压特性,搭建了用稍不均匀电场电极缩尺模拟阀用屏蔽罩电极,并搭建了复合电压电极电晕放电平台,基于紫外成像技术研究了稍不均匀场中阀用屏蔽罩电极缩尺模型的紫外光子数特性及起晕电压特性,并获得了不同电极尺寸下的起晕电压的变化规律。在此基础上,利用有限元方法对不同交直流配比下,电晕起始电场强度分布进行了仿真。通过分析可以得到:气隙间距在0~10 cm范围内,在固定直流改变交流的复合升压方式下,随着正直流分量的增加,电极所加交流分量会逐渐降低,若认为起晕时交直流分量直接线性叠加得到的电压为起晕电压,则起晕电压值会随正直流分量的增加呈现先增加后降低的趋势,存在一组交流和直流电压配比,使得复合电压作用下电极的起晕电压达到峰值,数值可达65 k V左右。该研究可以为换流阀内电极结构的绝缘优化设计提供参考。     

湿度对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

为研究湿度对导线直流电晕特性的影响,建立了导线电晕特性测试系统。在人工气候室内,测量了不同湿度下电晕笼中导线的起晕电压和电晕可听噪声水平等特征量,获得了湿度对导线电晕特性的影响规律,并对我国特高压直流输电线路工程的设计提出了建议。     

新型大电机防晕材料研究

研究表明小粒径β-Si C非线性好 (粒径 14～ 2 1μm时最好 ) ,与粒径相近的 α-Si C相比 ,β-Si C的非线性系数大、电阻率低。β-Si C防晕涂层的非线性系数随粒径减少或合成温度提高而变大 ;同粒度条件下 ,则随 β-Si C含量提高而增大 ,防晕电压升高。β-Si C调节 α-Si C防晕涂层的电阻率和非线性可有效地提高材料的非线性 ,改善防晕效果     

低风速环境下光伏组件积灰特性模拟研究

以YL250P-29b光伏组件为研究对象,利用COMSOL软件对其在低风速环境下的积灰特性进行了数值模拟;模拟与实验的对比结果表明,两者数量级相同且变化趋势一致,验证了数值模拟方法的合理性.分析了风速、粒径、安装倾角对光伏组件表面积灰特性的影响,结果表明,低风速环境中,同一安装倾角下对于20和25μm颗粒,积灰密度随风速增加而增加;风速不变且安装倾角大于30°后,积灰密度随安装倾角增加而降低;当风速和安装倾角相同时,20μm粒径的积灰密度大于其它粒径的;安装倾角为30°时,颗粒各粒径下的积灰密度均达到峰值,此后随安装倾角增加而下降;一定条件下,可结合灰尘粒度分析结果考虑适当增加安装倾角以减小颗粒沉积.     

单晶相β-SiC改性大电机防晕材料研究

本文研究了β－SiC－环氧脂漆复合防晕涂层的非线性导电性。表明小粒径β－SiC非线性好,粒径越小阻越低非线性系数越大,粒径在14－21μm之间时非线性最好。与粒径相近的α－SiC相比,β－SiC防晕涂层的非线性系数随粒径增大或合成温度提高而变大;同粒度条件下则随β－SiC含量提高而增大,防晕电压升高。β－SiC调节α－SiC防晕涂层的电阻率和非线性可有效地提高材料的非线性,改善防晕效果。     

宽间距—长芒刺静电除尘器收集公路隧道模拟粉尘效率研究

公路隧道中的粉尘颗粒物粒径范围分布较广,种类相对复杂,研究隧道中粉尘的去除有一定的现实意义。本研究采用静电除尘技术,通过模拟公路隧道不同情况下的各工况参数,考察了不同条件下静电除尘器的除尘效率。静电除尘器主体采用负直流高压的电极供电形式,电极采用宽间距-长芒刺结构,实验粉尘选取烟尘、水泥粉和磷镁矿石粉模拟隧道粉尘。通过改变电源电压、风速、粉尘浓度、粉尘粒径和粉尘比电阻,分别计算了各条件下的除尘效率。实验结果表明,当电源电压为8.4 k V、风速4 m/s、粉尘浓度27.59 mg/m~3、粉尘颗粒物粒径60.71μm、粉尘比电阻适中的条件下,静电除尘器的除尘效率最高,可达90%。宽间距—长芒刺结构的静电除尘器对隧道中粉尘的去除有较理想的效果。     

强电场对低速气固两相流体运动影响的模拟试验研究

研究小粒径固—气混合流体在强电场区域的运动规律对于解释沙尘气候环境下线路绝缘子表面污秽沉积、间隙击穿、不明闪络等绝缘事故具有促进作用。文中基于人工模拟试验,利用PIV技术系统研究了低速混合流体的流电耦合运动规律,综合对比了电场不均匀度、电压等级、风速等因素对于流场分布的影响。结论发现:在不均匀电场下,电场对于流场的作用要明显强于均匀电场,且随着外施电场强度的增加而增加,随风速的增加而有所减弱;均匀电场下粒子有向负极板运动的趋势,而不均匀电场下粒子因为电晕作用而荷电明显,易于向正极板运动。相关结论对于深化沙尘环境下输电线路外绝缘特性研究,特别是小粒径颗粒荷电机理具有积极意义。     

高压直流导线表面粗糙度与电晕放电时粗糙系数的关系

高压输电线路表面磨损会对线路电晕放电造成影响。粗糙系数是根据导线表面状态预测起晕场强的重要参数。文中研究了表面粗糙度与高压直流导线起晕场强以及粗糙系数之间的关系,基于触针法测量了圆截面导线的表面粗糙度,利用圆柱电晕笼获得了导线正负极直流起晕电压,得到了粗糙系数与导线表面粗糙度之间的变化规律。导线粗糙度在0.5μm到2.5μm的范围内变化时,粗糙系数随表面粗糙度增大而减小。与正极相比,表面粗糙度对负极电晕放电影响更大。表面粗糙度越大,粗糙度变化对粗糙系数的影响越明显。