污秽颗粒在绝缘表面的碰撞和吸附

为研究影响污秽颗粒(以下简称颗粒)在绝缘表面吸附的因素,分别建立了污秽颗粒和绝缘表面的模型,在考虑绝缘表面边界层影响的前提下,分析了污秽颗粒在绝缘表面碰撞和吸附的受力和运动情况,制定了污秽颗粒在绝缘表面吸附的判据,分析了颗粒直径(以下简称粒径)、空气中的主流风速、空气相对湿度对污秽颗粒在绝缘表面吸附的影响。最后得出结论,粒径是影响绝缘表面积污的首要因素,粒径越小越容易吸附;其次是空气相对湿度,湿度越大越容易吸附;最后是空气中的主流风速,风速越大越容易吸附。

XWP2–70双伞型绝缘子表面污秽颗粒积聚特性

绝缘子表面积污通常是大气环境中污秽颗粒运动导致,而大气污秽颗粒粒径普遍处于0.1-100μm之间,其中雾霾颗粒的粒径通常〈10μm。首先利用流体力学软件FLUENT对具有双伞型结构的XWP2–70绝缘子表面的流场特性进行仿真,然后研究不同污秽颗粒粒径和不同风速下绝缘子表面污秽颗粒碰撞系数,同时利用建立的自然积污试验站对上述绝缘子进行了为期8个月的自然积污试验验证。研究表明：风速大小对绝缘子表面附近的气流场特性有影响;绝缘子表面的污秽颗粒碰撞系数P受到粒径和风速的综合影响。研究结果为建立雾霾环境下绝缘子积污模型提供了参考和借鉴,对输电线路外绝缘的选择和设计具有重要参考意义。

污秽颗粒对直流输电导线表面电场影响的仿真

导线表面染污是影响直流输电线路电磁环境问题的重要因素。为此,使用有限元分析软件对导线表面存在污秽颗粒时的电场分布情况进行了仿真,重点研究了圆锥、圆柱、球、半球形4种突起的几何参数和相对介电常数对导线表面最大电场强度的影响。仿真结果表明:污秽突起的长度(半径)、顶角以及污染物的介电常数是影响染污导线表面电场强度的重要因素;污秽导线的电场强度较正常值增加5倍;污秽物突起的顶点处场强最高,可导致电晕;圆锥型污秽物电场畸变最严重;污秽导线场强与污秽物介电常数呈正相关。该研究可用于指导污秽地区输电线路的设计。

污秽颗粒在绝缘表面吸附前的受力和运动分析

为深入研究电力外绝缘积污规律,分析了大气污秽颗粒在绝缘表面的沉降过程,建立了污秽颗粒、空气流场简化模型;使用流体力学分析方法,分析了污秽颗粒在空气中和边界层的受力和运动过程,建立了污秽颗粒在绝缘表面吸附前的运动分析模型,并对该模型的计算结果进行了探讨.研究表明:在大气污秽颗粒较大的地区,绝缘子上表面积污速率明显偏大;而在大气污秽颗粒较小的地区以及风力较大的地区,绝缘子下表面积污速率明显偏大;控制粒径在20μm以下的大气污染颗粒的浓度,可以有效降低绝缘子的表面污秽度.

绝缘材料表面污秽颗粒积聚规律研究

绝缘材料表面污秽颗粒积聚规律的不同会引起绝缘材料表面闪络电压的不同,从而对输电线路的安全运行造成影响。为了研究材料表面污秽颗粒积聚规律,文中利用人工气雾室,通过改变电极两端电压及环境相对湿度,对硅橡胶和钢化玻璃两种绝缘片进行人工积污试验,分析了材料类型、环境湿度、施加电压对污秽颗粒积聚速率、颗粒粒径、积污量等的影响。结果表明材料、电场以及环境湿度对表面污秽颗粒积聚均有影响:环境湿度对于绝缘材料表面污秽颗粒积聚效应的影响主要在污秽粒径大小及积污总量上;而电场强度不仅对绝缘材料表面污秽颗粒的粒径大小及积污总量上有影响,而且在污秽颗粒积聚速率上也有影响。同时通过理论分析,发现湿度对材料表面积污的影响主要是由污秽颗粒表面水膜附着程度以及材料亲水性能决定,而电场材料对表面积污的影响主要由材料电荷存储能力、污秽颗粒极化作用和电凝并效应共同决定。

基于离散元方法的复合绝缘子表面污秽沉积模型

污秽颗粒在复合绝缘子表面的沉积会影响其电气特性,导致沿面放电甚至污秽闪络的发生,从微观的角度探究其沉积机理,能够为电力系统的稳定运行提供理论依据。文中基于JKR接触力学理论,通过传统牛顿力学法和离散元方法分别对颗粒碰撞过程中的受力情况进行分析,提出综合考虑法向碰撞、颗粒反弹速度的碰撞沉积模型。根据不同碰撞沉积模型进行仿真实验,将所得结果与现有实验结果进行比较。结果表明:对比牛顿力学方法,离散元方法得到的碰撞沉积模型更能准确预测SiO_(2)颗粒在复合绝缘子表面的沉积情况。绝缘子表面颗粒沉积数随粒径的增大呈先增大后减小的趋势,在粒径20μm时达到最大沉积数。改变风向,绝缘子串中压端与高压端NSDD的比值随风向角度的增大而减小,下表面与上表面NSDD的比值随角度的增大而减小。绝缘子表面颗粒沉积数随风速的增大呈先增大后减小的趋势,并在±30º时达到最大。该文模型能够更为准确的描述污秽颗粒在绝缘子表面的沉积过程,研究结果有助于完善复合绝缘子表面污秽沉积机理。

电力外绝缘污秽颗粒等效模型和粒径分布探讨

为今后实现自然积污规律研究和防污的差异化,对污秽颗粒等效简化模型、大气总悬浮颗粒物(TSP)的粒径分布函数、绝缘表面污秽主要化学成分对应TSP的粒径分布进行了综述和分析,认为可以污秽颗粒可等效简化为球体,使用空气动力学粒径衡量其粒径;建立TSP粒径分布函数拟合模型;分析认为化学成分Ca2+、SO42-、Cl-、SiO2、Al2O3在TSP中的粒径主要分布在1.8~10μm,0~10μm,1.8~10μm,30-40μm,40μm^50μm的范围内,最后对自然积污规律研究和防污的差异化进行了展望。

低风速条件下污秽颗粒在电力外绝缘近表面的动力模型研究

研究室外绝缘子表面的积污规律,预测一段时间内特定气象环境下绝缘子表面的积污量,对输电线路防污工作极为重要。基于流体力学和两相流的理论,研究了低风速条件下绝缘子近表面大气的流动情况,分析了污秽颗粒在近表面流体中的受力特征,建立了低风速条件下污秽颗粒在绝缘子近表面的动力模型。结果表明:低风速条件下空气在绝缘子近表面作层流运动,污秽颗粒在层流中所受的主要作用力包括:重力、浮力、气动阻力,以及因层流而产生的Saffman力,并给出了相关力的计算公式和污秽颗粒的拉格朗日方程。

表面污秽对交流导线电晕损失特性的影响规律

为研究长期运行交流输电导线表面附着的污秽物对导线电晕特性的影响,采用尺寸为1.8m×1.8m×4m的电晕笼,对钢管表面分别涂有不同质量颗粒度的高岭土、碳颗粒、沙颗粒的电晕损失进行了测量。试验结果表明:污秽物的相对介电常数、颗粒度、沉积量是影响交流导线电晕损失的重要影响因素;污秽导线的电晕损失随着相对介电常数的增加而显著增加,随着同种污秽颗粒的颗粒度变大而随之增大,但增大趋势没有相对介电常数的影响明显;随着污秽物沉积量的增加而增加。采用Ansys软件对模拟导线表面电场进行了仿真,结果表明:污秽颗粒顶部最大电场强度随相对介电常数的增加而增加,随球形污秽颗粒度的增加而减小,随着锥形污秽颗粒度的增加而增加。

瓷绝缘子表面粘附颗粒的粒径分布特性及其影响因素研究

绝缘子表面差异性的粒径分布对沿面泄漏电流以及污闪电压具有重要影响。该文结合计算流体力学和碰撞沉积模型,对颗粒的粘附过程展开仿真研究,同时还分析了不同因素对粘附颗粒粒径的影响。结果显示,在典型气象条件下,瓷绝缘子表面的污秽颗粒的粒径分布存在统计特性,主要分布于5～50μm。此外,相对湿度和空气风速对粘附颗粒的粒径分布具有显著影响,而气动外形、电场类型和电场强度的影响相对较弱。本文研究可为后续开展更准确的绝缘子积污人工模拟试验及颗粒粒径对污闪的影响等研究提供支撑。

复合绝缘子表面自然积污颗粒的粒径分布规律及机理研究

绝缘子表面污秽颗粒的粒径分布规律对研究绝缘子的污闪特性具有重要意义。文中通过开展自然积污试验,研究了不同类型绝缘子的积污颗粒粒径分布特性,重点分析复合绝缘子的积污过程,建立了颗粒物在硅橡胶表面沉降积聚的物理模型,并借助仿真软件分析了复合绝缘子表面粒径分布规律的形成机理,同时讨论了电荷积聚效应对积污的影响。结果表明,复合绝缘子表面沉积污秽颗粒的平均粒径略大于陶瓷和玻璃绝缘子,且粒径分布呈现对数正态分布规律,在20〜30μ m范围内表现出集中性。此外,若伞裙表面存在积聚电荷,则对大尺寸颗粒的吸附能力将会增加,从而表面积污量和颗粒平均粒径均会变得更大。

高速列车车顶绝缘子动态积污特性仿真分析

为研究动车组车顶绝缘子在高速气流条件下的不同部位的积污特性,将车顶支柱绝缘子伞裙分为迎风面、侧风面和背风面,建立车顶绝缘子的外部三维流场模型,利用有限元模拟的方法分别计算了列车在不同速率风速和大气中不同粒径污染物颗粒在车顶绝缘子周边的运动和沉积特性。仿真结果表明,固体颗粒的积累与外流场分布和其具体受力相关联,绝缘子表面上的积污情况也随之分布不均;风速越大,在绝缘子的迎风面与背风面的积污情况会加重;绝缘子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,背风面污秽沉积率随污秽颗粒粒径的增大而减小。动车组车顶绝缘子不同部位污秽沉积率受到气流速度和污秽颗粒粒径等多因素影响。