沙尘环境下空气间隙和平板模型沿面放电特性的研究

论文摘要

随着我国电力工业的发展,输电电压等级的提高,以及大电网的形成,对电力系统的输变电设备的可靠性提出了更高要求。在我国,沙尘暴活动频繁并且十分强烈。在沙尘暴活动过程中,由于气流运动中沙尘颗粒之间以及沙尘颗粒与地床面之间的电荷交换使沙粒带上了电荷,形成强烈的负极性电场。而沙尘暴活动过程中形成带电沙粒将对输电线路的相间及相对铁塔空气间隙和绝缘子放电特性产生影响进而影响到电力系统的可靠运行,我国也曾由于扬沙天气而导致电力系统的停电事故发生的相关报道,因此深入而系统的研究沙尘环境对电力系统外绝缘放电特性的影响,既具有重要的学术价值又对电力系统安全运行具有十分重要的意义。沙尘天气一般分为浮尘、扬沙和沙尘暴三种天气情况,并以风速和能见度作为区分三者的标准。考虑到实验室的条件,自建了模拟扬沙天气的试验装置,模拟扬沙天气情况,通过改变风速和沙粒带电量等条件研究沙尘对空气间隙和平板模型沿面工频放电特性的影响。本文进行了沙尘对空气间隙和平板模型沿面工频放电特性的试验研究,通过改变风速、沙粒带电量以及沙尘浓度等条件,分析沙尘对空气间隙和平板模型工频放电特性的影响,结果表明:在有风有沙和有风无沙时,空气间隙和平板模型沿面工频放电电压随风速的增大而增大;有沙尘条件下,空气间隙和平板模型沿面工频放电电压比无沙尘时要高;在一定电荷量变化范围内,空气间隙和平板模型沿面工频放电电压受沙尘的电荷量影响很小;有沙尘时,空气间隙的工频击穿电压受电极表面沙粒沉积的影响较大,而受间隙之间沙粒的影响很小。沙粒沉积到平板模型表面后,会改变平板模型表面介质特性,影响平板模型沿面闪络特性,为了分析沙粒沉积对平板模型沿面放电的影响,进行沙粒沉积量、沙粒的含水量对其放电特性和放电过程影响的研究,结果表明:平板模型沿面闪络电压随沙粒沉积密度的变化存在着极小值,当沙粒沉积密度小于0.05g/cm2时沿面放电电压均小于清洁绝缘表面的放电电压;平板模型沿面闪络电压随着沙粒含水量的增加先升高后降低;沙粒的沉积对平板模型沿面闪络过程产生明显影响,当沙粒沉积密度较小时,在闪络过程中形成无沙区域,当沙粒沉积密度较大时,在闪络过程中不会出现明显的无沙区域,其中电源的能量一部分用于维持电弧的燃烧,另一部分消耗在沙粒的运动中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 沙尘环境下风沙起电的研究
• 1.2.2 沙尘对空气间隙放电特性的影响
• 1.2.3 沙尘对绝缘子放电特性的影响
• 1.3 本文的研究内容
• 1.4 本章小结
• 2 试验装置及方法
• 2.1 试验装置
• 2.2 试验电源
• 2.3 参数测量方法与仪器
• 2.4 本章小结
• 3 沙尘环境下空气间隙的工频击穿特性的研究
• 3.1 引言
• 3.2 风速对间隙击穿电压的影响
• 3.3 沙粒电荷量对间隙工频击穿电压的影响
• 3.4 金属电极表面沉积沙尘对间隙工频击穿电压的影响
• 3.5 沙尘环境下空气间隙电场特性及理论的分析
• 3.5.1 沙尘环境下空气间隙电场特性的分析
• 3.5.2 有沙尘时空气间隙的极性效应
• 3.6 本章小结
• 4 沙尘环境下平板模型的沿面工频闪络特性的研究
• 4.1 引言
• 4.2 风速对平板模型闪络电压的影响
• 4.3 沙粒电荷量对平板模型闪络电压的影响
• 4.4 沙粒沉积对平板模型闪络电压的影响
• 4.4.1 沙粒沉积量对平板模型闪络电压的影响
• 4.4.2 沙粒含水量对平板模型闪络电压的影响
• 4.5 本章小结
• 5 沙粒沉积时平板模型沿面闪络过程及机理分析
• 5.1 不同情况下平板模型沿面闪络过程
• 5.1.1 无沙粒沉积时平板模型沿面闪络过程
• 5.1.2 有沙粒沉积时平板模型沿面闪络过程
• 5.1.3 沉积污秽时平板模型沿面闪络过程
• 5.2 沙粒含水量对平板模型沿面闪络过程的影响
• 5.3 有沙粒沉积时平板模型表面电场特性分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录