绝缘子表面雨凇覆冰粘结力及其影响因素研究

雨凇覆冰对电力系统安全运行造成了严重影响,国内外针对覆冰粘结力进行了大量研究,但大多数采用的是金属和玻璃材质,尚未深入分析雨凇覆冰状态下绝缘子材质的覆冰粘结力。基于多功能人工气候室,以瓷、玻璃、复合硅橡胶为基底模拟绝缘子表面材质,从冰层温度、防冰涂料、材料憎水性、覆冰水电导率等几个方面对雨凇覆冰粘结力进行了试验研究。研究结果表明:不同材料的雨凇覆冰粘结力不同,复合硅橡胶板的粘结力低于瓷板和玻璃板;雨凇覆冰粘结力随冰层温度的降低先升高后降低,在温度为-8℃时达到最高;涂覆憎水性涂料后,瓷板和玻璃板的雨凇覆冰粘结力显著下降,且高自洁防污闪涂料的防冰性能优于持久性就地成型防污闪复合涂料;雨凇覆冰粘结力随着材料表面的憎水性升高而降低;覆冰水电导率对雨凇覆冰粘结力的影响较小。研究结果可为雨凇频发地区的绝缘子防冰工作提供参考。

雨凇覆冰对输电线路分裂导线起晕电压的影响

雨凇覆冰后的输电线路导线表面电场会发生畸变从而降低起晕电压值,但目前国内外尚未深入分析雨凇覆冰对导线电晕特性的影响规律,且缩比导线模型所得结论与工程实际存在较大差异。为探求雨凇覆冰导线的电晕特性,在人工气候实验室内完成了3种分裂导线雨凇覆冰后的交流电晕试验,结合紫外成像与拟合法对导线雨凇覆冰后的电晕特性进行了测量,建立了有限元模型并分析了导线表面电场强度以弥补雨凇电晕研究的空缺。结果表明:雨凇覆冰会降低裸导线起晕电压值约50%;导线表面的起晕电压会在最初的15 min内下降较快,之后会随着雨凇覆冰程度的增加而继续下降,但其速度逐渐饱和;相同雨凇覆冰时间内分裂子导线越多则起晕电压值越高;覆冰水电导率的大小并不会直接改变或影响雨凇覆冰表面形态,但起晕电压值却会随着覆冰水电导率的增加而持续降低。所得结论可供雨凇覆冰地区架空输电线路的设计和选型参考。

雨凇覆冰对输电线路光滑铝导线起晕电压的影响

为探求雨凇覆冰形态对输电线路导线电晕起始特性的影响规律,在低温低气压人工气候试验室内完成了光滑铝导线的雨凇覆冰及覆冰后的交流电晕试验,并结合紫外成像仪技术和电流-电压(I-U)曲线拟合方法对雨凇形貌和导线起晕电压进行了测量和分析。试验结果表明:光滑导线上雨凇覆冰导致其起晕电压严重降低,且随着覆冰时间延长,导线起晕电压还将持续下降,但下降的速度呈逐渐减慢的趋势;雨凇覆冰形态并不随覆冰水电导率的不同而发生改变,但随着覆冰水电导率的增加,导线起晕电压会逐渐降低。所得结论可供雨凇频发地区的输电线路设计与选型参考。

导线雨凇覆冰及其直流电晕损失影响因素研究

为得到适用于我国电力设计实践的覆冰导线直流电晕损失数据,该文在实验室中搭建基于电晕笼的覆冰导线直流电晕效应试验平台。系统地研究覆冰时间、覆冰水电导率和覆冰电场强度对导线雨凇覆冰形态及其电晕损失的影响规律。研究表明:雨淞覆冰导线电晕损失与标称电场强度之间服从幂函数关系。覆冰时间越长、覆冰水电导率越高、覆冰电场强度越低,带电覆冰形成的雨淞覆冰导线的覆冰重量、覆冰厚度、冰凌长度及其电晕损失越大,相应的电晕起始电压和粗糙系数越小。改进的二次规律法可用于判定雨凇覆冰导线的电晕起始电压。雨淞覆冰导线的粗糙系数在0.172~0.300范围内。各影响因素中,覆冰水电导率的影响最大,覆冰电场强度的影响次之,覆冰时间的影响最小。

架空输电线雨凇覆冰研究

输电线覆冰后在风载荷作用下舞动特性明显。在冻雨工况下,输电线会形成雨凇覆冰。而雨凇覆冰往往会造成严重电力事故,因此研究雨凇覆冰过程,对输电线安全运行有重要指导意义。首先分析了雨凇覆冰的形成过程及其影响因素,然后进行了雨凇覆冰的危害分析,其次总结了现有的雨凇覆冰预防措施,最后展望了雨凇覆冰的下一步研究方向。

电气化铁路接触网雨凇覆冰厚度预测模型

本文主要分析了电气化铁路接触网雨凇覆冰形成的基本机理,同时也融入了雨凇覆冰自然增长模型与电热融冰热平衡方程,并充分考虑了牵引电流大小及其持续时间对覆冰厚度的影响,建立了预测模型,为后续接触网覆冰研究提供了一定的研究基础。

输电线路导线覆冰机理及雨凇覆冰模型分析

随着我国经济的迅速发展,为了满足人们和大型企业的用电需求,国家架设了许多输电线路,在输电线路导线越来越多的今天,由于自然环境的影响,会严重影响输电线路导线的正常工作,对此,人们需要一些应对措施来消除自然灾害对输电线路导线的影响。本文对输电线路导线覆冰机理及雨凇覆冰模型进行分析探讨。

架空输电导线三维时变积冰计算

输电线路覆冰严重影响电网安全运行。现有输电线路积冰模型多忽略轴向积冰差异,且将关键积冰参数设定为时不变(单步)条件,鲜见时变参数(多步)三维积冰模型的讨论。本文基于润滑理论及导线覆冰机理,提出了考虑时变积冰参数影响下的输电导线覆冰模型。依托ANSYS-Fluent ICING模块,对三维导线模型开展时变参数积冰计算,利用真实输电线路覆冰试验数据对计算方法的有效性进行了验证,计算结果与试验结果吻合度较好。在此基础上对比研究了单步与多步积冰算法,并着重分析了输电导线倾斜角度、导线直径对积冰形貌、积冰质量的影响。结果表明:多步积冰计算法较单步积冰计算法精度提高约8%。干覆冰条件下,随输电线倾斜角度增大,输电线上积冰形貌和积冰质量均没有明显变化;湿覆冰条件下,输电线倾斜角度对积冰有显著影响,当倾斜角度由0°增至60°,表面积冰覆盖面积减小、积冰形貌逐渐圆滑,但积冰质量降低约21%。对比不同直径导线积冰计算结果,大直径导线积冰量明显高于小直径导线。

智能循环电流融冰方法及其临界融冰电流研究

提出了对分裂导线子导线进行分组并将输电线路总负荷电流循环通流至各子导线组以实现输电线路融冰的智能循环电流融冰方法。通过对雨凇覆冰过程中临界融冰时导线及其表面冰层的热平衡分析,建立了智能循环电流融冰方法的临界融冰电流计算模型,在人工气候室进行了实验验证,建立了有限元仿真模型,三者的结果吻合,分析了临界融冰电流的影响因素,计算了近年来严重覆冰灾害气象条件下的临界融冰电流并与经济电流密度对应的电流进行比较。结果表明:在同等条件下,智能循环电流融冰方法所需的临界融冰电流小于直流短路融冰的临界电流;临界融冰电流与覆冰厚度、环境温度和风速有关,在环境参数一定时覆冰厚度对临界融冰电流的影响趋势不明显;同一覆冰厚度下,环境温度越低临界融冰电流越大,风速越大临界融冰电流越大,且随着环境温度的降低和风速的增大临界融冰电流增长趋于缓慢;输电线路经济电流密度对应的电流高于严重覆冰灾害气象条件下的临界融冰电流并有足够的裕度,因此智能循环电流融冰方法在融冰电流的选择上是可行的。

风力发电机叶片加热循环控制除冰数值仿真研究

风力发电机的电加热除冰技术受导电滑环的功率限制,加热时间较长,除冰效率较低。针对此问题,该文提出采用新型电加热循环控制除冰方式,以重庆大学雪峰山覆冰试验站300kW风机为研究对象,结合叶素理论、湍流理论和传质传热平衡理论,建立基于流体-热力场的叶片电加热循环除冰二维耦合数值仿真。通过在叶片表面设置温度传感器监测除冰过程中的冰层温度变化,结果表明:冰层温度呈先升后降、循环升高的趋势;单次加热时间在8.5~9.5s时,总加热时间最少;所需除冰功率密度随叶片半径增加而增加。相比持续加热除冰,循环控制除冰方法可节约能耗25.9%,达到节能高效的目的。

雨凇对导线起晕电压影响规律的研究

雨凇对输电线路的安全威胁极大,形成的冰柱会使得导线表面电场发生畸变进而影响电晕起始特性,国内外针对导线电晕特性进行了大量研究,但大多采用铝管来模拟实导线,且尚未深入分析覆冰对导线起晕电压的影响规律。利用人工气候试验室完成对LGJ-185/25钢芯铝绞线雨凇覆冰后的交流电晕试验,采用紫外成像仪及曲线拟合法对导线起晕电压进行测量并分析,并根据雨凇冰柱形态建立有限元模型进行最大场强计算。结果表明:雨凇会导致绞线起晕电压值的降低;覆冰程度的增加会使得绞线起晕电压持续下降但逐渐趋于饱和;雨凇形态不随电导率的不同而发生改变,但盐浓度的增加会使得绞线起晕电压继续下降。所得结论可为雨凇频发区的输电线路设计及选型提供依据。

两种新型输电线路防冰涂料的研制

相比其他防冰技术,输电线路防冰涂料应用简单、灵活且成本较低。在探讨影响涂料防冰性能和现场应用的各项指标的基础上,成功研制了两种分别用于输电线路导线和电热型绝缘子的新型防冰涂,并开展了人工气候室试验和现场试验。试验结果表明,两种新型防冰涂料能够有效防止输电线路雨凇类型的覆冰。

铝管雨凇冰柱尖端电场分布模型研究

雨凇是影响输电线路安全运行最严重的冰雪灾害，覆冰后的铝管表面产生并排的冰柱从而改变导线原有形态，冰柱尖端将使得铝管表面电场发生严重畸变，进而增大表面场强；为研究冰柱形态对铝管表面场强的影响规律．在低温低气压试验室内测量不同覆冰程度后的冰柱形态参数．并建立其相应的电场分布模型，再利用有限元法对其尖端场强进行计算，结果表明：雨凇冰柱尖端将严重增大铝管表面场强．随着覆冰程度的增加．覆冰15-30min内由于冰柱生长较快故导致表面场强增加较快．45～60min内由于冰柱增长速度变慢故表面场强增长速度也变慢：可为雨凇覆冰地区输电线路选型及设计提供理论参考。