【摘要】：為了提出一種能綜合考慮氣象、絕緣子幾何參數(shù)、大氣污染物影響的污穢度預(yù)測方法,利用計算流體力學(xué)的方法對絕緣子的積污特性進行了研究,并對換流站污穢鹽分構(gòu)成進行了分析。研究表明:隨風(fēng)速增加,下表面積污量增加并維持在最大值的80%左右,上表面的積污量先增大后減小;相對濕度增加將使上下表面的積污量均增加,最大值小于同等條件下相對濕度為30%時的5倍。鹽分構(gòu)成分析顯示污穢鹽分構(gòu)成具有地區(qū)一致性的特點。在利用相關(guān)研究成果考慮降雨清洗效應(yīng)的情況下,結(jié)合實例對模型進行了驗算,偏差最大的預(yù)測值小于實測值的4倍。該新的污穢度預(yù)測方法可以為污穢預(yù)測的進一步研究提供借鑒。
【圖文】：

絕緣子表面污穢度的方法，同時，利用實測的污穢數(shù)據(jù)對模型的準(zhǔn)確度進行了驗證與誤差分析。1顆粒物碰撞粘附的物理模型在不考慮電場作用的情況下，污穢顆粒在大氣中運動，受到流體曳力、重力的作用與絕緣子表面發(fā)生碰撞，然后與絕緣子壁面發(fā)生相互作用，由顆粒物的運動狀態(tài)和絕緣子的表面情況決定顆粒物是否在絕緣子表面發(fā)生黏附�？梢�，在運動中與絕緣子壁面發(fā)生碰撞是顆粒物能夠最終粘附到絕緣子壁面的先決條件。因此首先利用計算流體力學(xué)仿真軟件構(gòu)建顆粒物與絕緣子壁面發(fā)生碰撞的模型。1.1顆粒物的碰撞模型如圖1所示，建立風(fēng)洞仿真模型，入口的氣流方向垂直絕緣子軸向，風(fēng)洞長為1525mm、半徑600mm。風(fēng)洞中的絕緣子模型為廣州換流站中性支柱絕緣子，其三維立體模型如圖2所示，為了與實際應(yīng)用相對應(yīng)，將絕緣子分為傘裙上表面、傘裙下表面、芯棒3個部分。由圖可知整串絕緣子可分為4個傘裙上表面、4個傘裙下表面、5個芯棒部分，共13個部分。首先需要對指定風(fēng)速下絕緣子周圍的流場分圖1風(fēng)洞仿真模型Fig.1Simulationmodeloftunel圖2支柱絕緣子分塊示意圖Fig.2Blocksofpostinsulators布進行計算。然后在流場計算收斂的情況下，對fluent的離散相模仿真條件初始化：設(shè)定顆粒物質(zhì)量粒徑分布；將絕緣子的表面類型設(shè)置為“捕獲”，即所有與絕緣子壁面發(fā)生碰撞的顆粒均黏附在絕緣子表面；通過式(1)設(shè)定風(fēng)洞入口顆粒物質(zhì)量流量來控制顆粒物濃度。aQ=cvS(1)式中：Q為流過入口面的顆粒質(zhì)量流量；c為顆粒物濃度；S為風(fēng)洞入口的面積；va為風(fēng)速，m/s。通過以上模型，就可以模擬在固定風(fēng)速環(huán)境中固定濃度且服從設(shè)定質(zhì)量粒徑分布的顆粒物在流體曳力與重力作用下與絕緣子壁面發(fā)生碰撞的物理過程。1.2顆粒物在絕緣子表面的

篤?中運動，受到流體曳力、重力的作用與絕緣子表面發(fā)生碰撞，然后與絕緣子壁面發(fā)生相互作用，由顆粒物的運動狀態(tài)和絕緣子的表面情況決定顆粒物是否在絕緣子表面發(fā)生黏附�？梢姡谶\動中與絕緣子壁面發(fā)生碰撞是顆粒物能夠最終粘附到絕緣子壁面的先決條件。因此首先利用計算流體力學(xué)仿真軟件構(gòu)建顆粒物與絕緣子壁面發(fā)生碰撞的模型。1.1顆粒物的碰撞模型如圖1所示，建立風(fēng)洞仿真模型，入口的氣流方向垂直絕緣子軸向，風(fēng)洞長為1525mm、半徑600mm。風(fēng)洞中的絕緣子模型為廣州換流站中性支柱絕緣子，其三維立體模型如圖2所示，為了與實際應(yīng)用相對應(yīng)，，將絕緣子分為傘裙上表面、傘裙下表面、芯棒3個部分。由圖可知整串絕緣子可分為4個傘裙上表面、4個傘裙下表面、5個芯棒部分，共13個部分。首先需要對指定風(fēng)速下絕緣子周圍的流場分圖1風(fēng)洞仿真模型Fig.1Simulationmodeloftunel圖2支柱絕緣子分塊示意圖Fig.2Blocksofpostinsulators布進行計算。然后在流場計算收斂的情況下，對fluent的離散相模仿真條件初始化：設(shè)定顆粒物質(zhì)量粒徑分布；將絕緣子的表面類型設(shè)置為“捕獲”，即所有與絕緣子壁面發(fā)生碰撞的顆粒均黏附在絕緣子表面；通過式(1)設(shè)定風(fēng)洞入口顆粒物質(zhì)量流量來控制顆粒物濃度。aQ=cvS(1)式中：Q為流過入口面的顆粒質(zhì)量流量；c為顆粒物濃度；S為風(fēng)洞入口的面積；va為風(fēng)速，m/s。通過以上模型，就可以模擬在固定風(fēng)速環(huán)境中固定濃度且服從設(shè)定質(zhì)量粒徑分布的顆粒物在流體曳力與重力作用下與絕緣子壁面發(fā)生碰撞的物理過程。1.2顆粒物在絕緣子表面的粘附以上闡述了在簡化絕緣子壁面為“捕獲”條件下，如何利用flunet的離散相模型構(gòu)建顆粒物與絕緣子壁面發(fā)生碰撞的仿真模型。但并不是所有與絕緣子壁面碰撞的
【作者單位】： 清華大學(xué)深圳研究生院;中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局;南方電網(wǎng)科學(xué)研究院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51377093) 南方電網(wǎng)重點科技項目(編號略)~~
【分類號】：TM216

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本文編號：2539522