XSP-160型瓷三伞绝缘子积污特性的数值模拟研究

为研究瓷三伞绝缘子表面的积污特性及荷电量的影响,以XSP-160型瓷三伞绝缘子为研究对象,利用COMSOL建立了其风洞条件下的积污模型并进行了数值模拟,与其风洞试验结果进行了对比,结果验证了此方法的可行性。藉此,对该绝缘子自然积污特性进行数值模拟研究,分析了电压类型、颗粒荷电量对其自然积污特性的影响。结果表明:绝缘子表面积污量及其增长率在直流电作用下更大、更快,而在交流电作用下的结果略大于不带电的情况;直流电作用下,颗粒荷电量越大,积污量越多,颗粒未荷电、正常荷电、加倍荷电时积污量的直、交流整体积污比分别为0.98、2.24、3.90,积污直交比随荷电量增加近似线性增加。     

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...     

复合绝缘子积污特性的数值模拟研究

为研究棒形悬式复合绝缘子的积污特性,利用COMSOL对其在笔者所在学校风洞条件下的积污特性进行了数值模拟,并将模拟结果与华北电力大学风洞试验结果进行了对比分析。结果表明:两者积污量数量级相同,整体上随直流电压的变化趋势一致且呈"V"形分布,验证了该模拟方法的合理性。藉此,对复合绝缘子自然积污特性进行了模拟研究,分析了污秽质量分数和电压类型对其自然积污特性的影响。结果表明:绝缘子表面积污量随污秽质量分数的增大而增大;污秽质量分数较小时,积污量的增加速度较大,质量分数较大时,反之。在相同条件下,绝缘子表面积污量无论是整体上还是沿各伞裙分布均在施加直流电压时最大,交流电压与无电压情况相似;直流电与无电压情况下各伞裙积污量的差值近似呈"W"形分布。     

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。     

盐雾环境下瓷及复合绝缘子积污特性模拟研究

盐雾环境下的污秽物具有较高的可溶盐含量,可造成绝缘子绝缘性能下降,进而危及电力系统的安全运行.以XWP2-160型瓷双伞绝缘子和FXBW-110/120-2型复合绝缘子为研究对象,基于场致荷电机理,利用多物理场耦合软件COMSOL对其积污特性进行数值模拟,探索了盐密ESDD的计算方法,并验证了其合理性.利用该方法研究了盐雾环境下风速、雾滴粒径、电压类型对瓷及复合绝缘子积污特性的影响,分析了污秽沿绝缘子伞裙的分布规律.结果表明:复合绝缘子的积污量大于同条件下瓷双伞绝缘子积污量,盐雾环境频发地区可优先考虑瓷双伞绝缘子;直流电压下,瓷及复合绝缘子的积污量增长趋势均与风速、粒径呈正相关;复合绝缘子积污量沿伞裙近似呈U型分布,瓷双伞绝缘子积污量沿伞裙近似呈M型分布,且风速越大分布趋势越明显.     

风洞模拟自然横风条件下绝缘子带电积污特性

为研究绝缘子在自然条件下的积污特性,利用风洞实验室模拟自然气候条件,分别研究了复合绝缘子、瓷双伞绝缘子、瓷三伞绝缘子和瓷钟罩绝缘子在不同电压极性和不同电压大小下的积污特性,并进行对比分析。结果表明:在风洞实验条件下,复合绝缘子具有较短的饱和周期;复合绝缘子的平均灰密较大,瓷绝缘子较小;瓷钟罩绝缘子下表面灰密大于上表面灰密,其余均是上表面灰密较大;复合和瓷绝缘子均是背风面灰密略大于相应位置的迎风面灰密;正电压对绝缘子上表面灰密增大作用明显;负电压对绝缘子下表面灰密增大作用明显;绝缘子灰密和带电的大小不是严格的线性关系。     

XHP-160绝缘子积污特性仿真分析及试验验证

输电线路绝缘子污秽闪络事故影响电力系统的稳定运行,虽然采取了不同程度的防污闪措施,但是污闪事故时有发生。为掌握绝缘子的积污规律,从而指导输电线路外绝缘的防污工作,有必要对绝缘子的积污特性进行研究。采用欧拉两相流法建立了绝缘子积污仿真模型,计算了绝缘子表面的静压以及绝缘子周围流场速度矢量。通过数值仿真研究了绝缘子表面的污秽分布,及其受风速的影响情况,然后开展了以真型绝缘子为对象的风洞积污试验。研究表明,绝缘子表面静压以及绝缘子周围的流场状态影响污秽颗粒在绝缘子表面的集聚情况;污秽在绝缘子表面呈现不均匀分布;风速对绝缘子表面积污影响显著,绝缘子表面不同部位的积污随风速的变化有不同的变化规律;风洞试验的结果为仿真分析的合理性提供了良好的佐证。     

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...     

不同环境条件下特高压换流站用绝缘子积污特性研究

以4类典型气候条件(极干旱、半干旱、半湿润、湿润)的特高压换流站为研究对象,开展了绝缘子自然积污试验测试.获得了4类环境条件下特高压直流工程站用绝缘子积污不均匀系数特性,分析了直径、布置方式和交直流电压对换流站绝缘子积污性能的影响.测量结果表明:天山站、灵州站、中州站和苏州站支柱绝缘子上下表面等值盐密比值分别为1.56、0.41、1.26和1.45;和垂直布置的支柱绝缘子相比,水平布置的穿墙套管绝缘子暴露在雨中的面积更大,绝缘子表面污秽受雨水冲刷效果更明显,灵州站和苏州站水平布置绝缘子等值盐密是垂直布置绝缘子的0.64倍和0.63倍;交直流绝缘子的积污差异主要由电场力、污秽物颗粒大小和风速决定,天山站、中州站和苏州站支柱绝缘子的交直流积污比分别为1.12、0.84和0.52;对于不同直径的站用支柱绝缘子,随着直径的减小,等值盐密逐渐增加.     

普通钟罩型绝缘子积污特性模拟研究*

普通钟罩型绝缘子在输电线路仍具有不可替代的重要应用,以XP 70型绝缘子为研究对象,利用仿真软件建立多物理场耦合模型,分析绝缘子附近流场与绝缘子表面所受压力后得到如下结论：空气场在经过固体绝缘子时将在绝缘子下表面凹槽部分产生低速涡流区,该区域有利于固体颗粒的降落沉积;绝缘子迎风侧与背风侧所受绝对压力大小相等,气体在经过绝缘子时将在背风侧发生回流,该区域速度较低,易于污秽颗粒的沉积。     

高污秽度环境中绝缘子积污特性研究

在宁夏石嘴山高污秽度地区搭建积污站,以垂直悬挂、斜拉悬挂和水平悬挂的方式模拟I串、V串和耐张串悬挂不同伞型的瓷、玻璃和复合绝缘子。经过一定积污期之后,测试绝缘子的等值盐密(ESDD)、灰密(NSDD)、可溶盐离子成分和颗粒度,分析不同悬挂方式、不同材质绝缘子的积污特性。结果表明:在高污秽度环境中绝缘子积污主要受污秽自由沉降的影响,上表面污秽度高于下表面,上下表面积污不均匀程度从大到小的顺序为I串、V串、耐张串,双伞和三伞型绝缘子的污秽度高于钟罩型绝缘子,复合绝缘子的污秽度高于瓷和玻璃绝缘子。绝缘子污秽成分以CaSO4为主,粒径主要分布于0.2～100μm。     

复合绝缘子表面湿润积污过程的数值模拟方法

为深入了解绝缘子外部在湿润条件下的积污机理,基于计算流体力学原理CFD建立了求解湿润气象条件下复合绝缘子外部三维两相粘性不可压缩湍流流场的基本控制方程组和尘埃颗粒对流扩散的基本方程,提出应用CFD软件Fluent可对复合绝缘子表面固体尘埃颗粒湿沉降过程进行动态模拟的一般方法。结果表明:不同伞裙结构的复合绝缘子水滴撞击特性和尘埃颗粒对流扩散特性不同;绝缘子外流场尘埃颗粒的湿沉降过程可以简化为气液两相湍流和尘埃颗粒对流扩散的耦合问题;水滴的碰撞系数E,伞裙和杆径区域的烟灰(粒子)浓度c,一定程度上反映复合绝缘子是否容易积污以及覆冰和发生冰棱桥接。     

动车组支柱绝缘子伞裙不同部位积污特性的仿真研究

为研究动车组支柱绝缘子伞裙不同部位积污特性,将动车组支柱绝缘子伞裙分为迎风面、背风面和侧风面,建立了积污特性的流场计算模型,以质量沉积率为表征积污特性的参数,分析了不同部位质量沉积率与污秽颗粒粒径、气流速度之间的关系,比较了不同部位质量沉积率的差异性。仿真结果表明:迎风面和侧风面质量沉积率随污秽颗粒粒径的增大而增大,背风面质量沉积率随污秽颗粒粒径的增大而减小;不同部位质量沉积率与气流速度的关系受污秽颗粒粒径的影响,当污秽颗粒的粒径大于10μm时,随着气流速度增大,迎风面和侧风面质量沉积率增大,背风面质量沉积率保持为0,在相同污秽颗粒粒径和气流速度条件下,迎风面质量沉积率大于侧风面,而当污秽颗粒的粒径小于10μm时无上述规律。     

不同环境条件下特高压直流线路绝缘子长期积污特性研究

以4类典型气候条件(极干旱、半干旱、半湿润、湿润)的特高压直流输电线路绝缘子为研究对象,开展了绝缘子自然积污试验,获得了不同环境条件下特高压直流绝缘子的积污特性,揭示了不同伞型、不同憎水性表面绝缘子的积污特性.结果表明:从极干旱地区至湿润地区,绝缘子的灰盐比和不均匀积污系数均下降,湿润地区外伞型绝缘子与钟罩型绝缘子的等值盐密比为0.82,极干旱和半干旱地区耐张串复合绝缘表面与亲水性表面绝缘子等值盐密比分别为1.64和1.85.研究成果可为我国不同环境地区特高压直流输电线路外绝缘差异化设计提供依据.     

雾霾环境下自然积污绝缘子的污秽颗粒粒径分布特性

绝缘子表面污秽颗粒粒径分布的不同会导致污层吸水特性的差异,进而影响污层的电导率和绝缘子的闪络特性。为了研究雾霾环境下自然积污绝缘子的污秽颗粒粒径分布特性,在交流、直流作用电压下和不带电情况下对4类绝缘子进行雾霾环境下的自然积污,利用电子显微镜和图像二值化处理软件对绝缘子污秽颗粒的粒径大小进行统计。统计结果表明,雾霾环境下自然积污绝缘子污秽颗粒的粒径服从对数正态分布,90%的污秽颗粒粒径20μm;交流、直流、不带电3种情况下的污秽粒径分布存在差异,表现为直流电压下的平均粒径最小,交流电压下的平均粒径最大;上伞面的平均粒径大于下伞面;复合绝缘子污秽颗粒的平均粒径较瓷和玻璃绝缘子大。进一步分析发现,不同带电形式下,上下伞面以及不同类型绝缘子污秽颗粒粒径分布的差异,分别是由污秽颗粒所受的电场力和重力及绝缘子材质不同引起。     

重污少雨环境下长棒形瓷绝缘子积污特性

长棒形瓷绝缘子在重污秽、少降雨环境下积污严重,存在污闪隐患。为此选取长棒形瓷绝缘子用量较大、年平均降雨较少的徐州市,在岱姚5667线d级污区悬挂长棒形瓷绝缘子和盘型瓷绝缘子,对比少雨积污期内的自然积污差异;采用人工积污试验和积污仿真模型,研究长棒形瓷绝缘子的积污特性。结果表明:2016年2—4月的自然少雨环境中,长棒形瓷绝缘子各月平均积污量都大于盘型瓷绝缘子,两者的等值盐密比约为3.4:1;风洞模拟的积污环境下,长棒形瓷绝缘子LP75、LP85的等值盐密、灰密均大于盘型瓷绝缘,芯棒直径较小的长棒形瓷绝缘子积污更多;仿真结果表明,受开放伞型结构的影响,污秽颗粒在气流作用下更易与长棒形瓷绝缘子表面发生碰撞。在重污少雨环境下,长棒形瓷绝缘子自洁性难以体现,应及时清扫。     

典型伞型瓷及复合绝缘子积污特性模拟研究

研究典型伞型瓷及复合绝缘子的积污特性,可为绝缘子的选择提供参考。以瓷钟罩、瓷三伞和复合绝缘子为研究对象,利用多物理场耦合软件对风洞条件下绝缘子积污特性进行数值模拟研究,并将其模拟结果与本校风洞试验结果进行对比,结果表明两者积污量在数量级及随直流电压的变化趋势上一致,验证了该模拟方法的可行性。利用该方法研究了自然条件下各绝缘子的积污特性,分析了风速、粒径、电压类型对三种绝缘子积污的影响。结果表明,复合绝缘子的积污量大于同条件下瓷钟罩和瓷三伞积污量;直流电压作用下,复合绝缘子积污量的增长率大于另外两种绝缘子,且随粒径的增大先降低后升高;同一风速下,电压类型对绝缘子积污量的影响随颗粒粒径的增大而增大;交流电和不带电情况对各绝缘子积污量的影响较直流电压作用时的小。     

双伞瓷绝缘子表面冶金污秽的积污特性及成分研究

对安徽冶金工业区的500 kV线路双伞瓷绝缘子进行取样,分别测试了高压端和低压端绝缘子污秽的离子成分、元素成分、微观形貌和粒径分布,并对上、中、下三相绝缘子串的高压端、中间段和低压端的污秽盐密、灰密进行了测试分析。结果表明:污秽物颗粒粒径小于6 000 nm,高压端污秽粒径大于低压端污秽,污秽物的主要成分为Fe_2O_3和CaSO_4。上相绝缘子上表面的盐密和灰密低于中相及下相绝缘子,上相绝缘子的下表面盐密和灰密高于中相及下相绝缘子。三相绝缘子下表面盐密、灰密都随高度降低呈降低趋势。     

高速气流环境中电气化铁路绝缘子表面积污分布特性

为实现电气化铁路的高速气流环境下绝缘子伞裙的优化及安装设计,分析了高速气流中污秽颗粒的运动及受力,根据聚团流化理论讨论了绝缘子表面污秽受力后粘附与分离状况,并建立高速风洞系统进行了试验分析。试验结果表明:绝缘子迎风面与背风面积污量随风速的升高逐渐增大并趋近于定值,该定值随着来流角度θ的增大先增大后减小;当θ30°时,绝缘子侧风面积污随着风速的增加有明显的减小趋势,当θ60°时,则呈明显的增长趋势;迎风面、背风面与侧风面相比,积污量有明显的差异。θ=0°及θ=90°时的仿真结果与试验结果相符合,可见用聚团流化模型分析绝缘子表面积污分布情况具有一定的参考价值。