沙尘环境中棒——板间隙电场分布仿真及放电特性分析

空气间隙的放电特性是特高压输电线路设计的重要指标,沙尘天气会对空气间隙的放电特性产生影响。为更加深入地研究沙尘条件下空气间隙的放电特性,文中针对弥漫沙尘的棒—板空气间隙的电场分布进行了仿真。仿真考虑了间隙中弥漫沙尘时介质的不均匀性,建立了三维仿真模型,改进了以往改变介质介电常数模拟介质特性变化的方法。根据电场仿真的结果,沙尘分布于间隙中时,沙粒周围电场出现了明显的畸变。沙粒周围电场升高的方向总是指向棒极末端的方向,而在沙粒与棒电极连线的垂直方向上电场降低,该方向的电场值低于周围区域。沙粒的存在只会影响其5倍半径以内区域的电场分布。沙尘质量分数较低时,沙粒对棒电极表面以及距沙粒较远的区域的电场分布所产生的影响很小。     

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.     

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。     

线路金具沙粒磨损模拟试验:试验设置与电晕分析

沙尘暴中沙粒参与了线路金具的磨损,加快了金具的磨损速度。为此系统研究了影响线路金具磨损的沙尘粒径与成分、风力特性等因素,在此基础上,从实验角度模拟了金具沙粒磨损行为,用紫外成像仪分析了风力、沙粒等因素对磨损线路金具电晕的影响。结果表明:磨损的沙粒成分宜以石英砂为主,应选用1.0 mm以下的沙尘颗粒作为磨料;磨损主要出现在接触部位,磨损形成的粗糙部位容易产生电晕;电晕光斑大小分别随着时间和接触应力呈饱和正相关关系;电晕光斑随着沙粒粒径迅速上升到顶峰后缓慢下降,最大光斑出现在沙粒颗粒0.09mm~0.1mm处。研究成果可为沙漠风害区域线路金具设计与检修提供技术支撑。     

雾霾对冲击放电路径影响特性的分析

由于经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快,雾霾现象日趋严重,这些雾霾多发地区是我国输电走廊或用电高负荷密度地区。为研究雾霾对放电发展的影响,利用水雾、粉煤灰等模拟雾霾天气,采用雷电冲击电压进行了雾霾对击穿电压和放电路径影响的实验研究。研究结果表明:当雾霾的粒径范围<0.01mm时,雾霾间隙的击穿电压始终较空气间隙的高,放电路径选择雾霾的概率<50%;当粒径范围为0.01～0.1mm时,正电压下选择概率<50%,雾霾间隙的击穿电压较空气间隙的高,而负电压下选择概率>50%,雾霾间隙的击穿电压较空气间隙的低。雾霾中放电发展是电场的畸变和雾霾颗粒与粒子间作用联合影响的结果。     

强风沙对流注放电的影响机理

我国西北地区存在的区域极端沙尘环境引发放电,导致绝缘子发生不明闪络,给电网外绝缘系统的安全可靠运行带来严重威胁。流注放电作为气体间隙放电的重要阶段,现有的流注放电研究主要以静态气体为主,并未考虑风沙对流注放电的影响,因此研究强风沙对流注的产生与发展过程的影响对极端沙尘地区输电线路外绝缘设备的设计与运行具有重要意义。本文以流注放电理论为基础,以板-板电极为分析对象,通过分析强风沙环境中气流和沙粒带来的放电路径偏转、荷电粒子吹离、气体密度下降及沙粒畸变电场与沙粒荷电捕获对放电过程造成的综合影响,推导了风沙环境下正离子产生系数的解析表达式。研究工作对于定量分析风沙环境下气体放电特性及对该环境下外绝缘设计与防护提供了理论参考。     

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。     

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。