【摘要】：輸電線路污閃是危害電力系統(tǒng)安全的災害性事故之一,而絕緣子表面沉積的污穢顆粒作為引發(fā)污閃事故的重要介質,開展其理化特征的研究具有重要意義。特別是伴隨著以小粒徑顆粒PM2.5、PM10為典型代表的霧霾天氣頻繁發(fā)生,絕緣子表面沉積顆粒的粒徑分布特性是否會因此而發(fā)生改變,并對污閃特性造成影響值得開展進一步的研究工作。本文通過人工自然積污試驗和在運線路積污試驗獲得多組絕緣子表面污穢樣本,利用掃描電子顯微鏡和激光粒度儀對其開展了微觀形貌特征和粒徑分布特征的研究。結果發(fā)現,絕緣子表面粘附顆粒的粒徑分布近似服從對數正態(tài)分布,粒徑分布主要集中于20μm,而粒徑≤5μm或≥50μm的顆粒其分布概率較低。為了探究該粒徑分布特征的形成機理,本文結合計算流體力學、空氣動力學以及接觸力學,建立了顆粒物在絕緣子表面的碰撞粘附動力學模型,開展了顆粒物粘附過程的數值模擬研究,分析了不同因素對瓷、復合絕緣子表面粘附顆粒其粒徑分布的影響。結果發(fā)現,在瓷絕緣子表面,相對濕度和空氣風速對粘附顆粒的粒徑分布具有顯著影響,而電場類型、電場強度和氣動外形對粘附顆粒的粒徑分布影響相對較弱,其影響主要體現在粘附數量上。在復合絕緣子表面,相對濕度、空氣風速、電荷積聚對粘附顆粒的粒徑分布具有顯著影響,而電場類型和電場強度對粘附顆粒的粒徑分布影響相對較弱。由于瓷絕緣子下傘裙的楞槽結構,其上、下表面的粒徑分布特性存在明顯差異,而復合絕緣子流線型的傘裙結構,其上、下表面的粒徑分布特性存在相似性。此外,粒徑≤15μm和≥80μm的顆粒受關聯(lián)參量的影響較弱,而粒徑為20μm~80μm的顆粒極易受關聯(lián)參量的影響進而導致粒徑分布結構發(fā)生明顯變化。具體而言,相對濕度越大,絕緣子表面越容易粘附大粒徑顆粒,同時粘附數量也越多。低風速下(v≤6m/s),顆粒的粘附數量和主要粒徑分布范圍值均隨風速增大而呈現明顯下降趨勢,而高風速下(v≥6m/s),顆粒的粘附數量和主要粒徑分布范圍值隨風速增大而逐漸緩慢下降,并呈現出飽和性。電場類型和電場強度對粘附顆粒的影響主要體現在粘附數量上,對粒徑分布特性無顯著影響,其分布峰值均出現在30μm附近。氣動外形對粘附顆粒的影響主要由縱向截面積和下表面?zhèn)闳菇Y構產生,并導致下表面的粒徑分布特性出現差異。電荷積聚導致電場分布發(fā)生畸變,進而促使大粒徑顆粒(40μm~90μm)的粘附。總體而言,對于霧霾天氣中具有代表性的“霾”顆粒(PM2.5和PM10),其在絕緣子表面的粘附受關聯(lián)參量的影響較弱,同時其粘附占比較少,無法對絕緣子粘附顆粒的理化特性產生根本性的影響。而“霧”這一高濕度條件,將有效增加絕緣子表面的積污量。
【圖文】：

分析儀對表面粘附顆粒的微觀形貌特征以及粒徑分布特征開展研究。2.1 人工自然積污試驗本文在湖北武漢一處八米高的平臺開展絕緣子的人工自然積污試驗，，如圖 2-1 所示。試驗所采用的絕緣子包括瓷絕緣子（XP-70）、玻璃絕緣子（LXP-70）、復合絕緣子（FXBW4-10/70），其結構參數如表 2-1 所示。試驗平臺周圍主要為居民區(qū)，污染源主要來自于距離平臺南側 800m 的建筑工地。為更好的觀測絕緣子表面污穢顆粒的粘附情況，本文選擇在降水較少的秋冬季節(jié)開展人工自然積污試驗。其中，試驗絕緣子的積污時間為 2017 年 10 月 15 日至 2018 年 1 月 15 日。在積污周期內，每月 15 日對表面的污穢顆粒附著情況進行拍照觀察，其結果如圖 2-2 所示。圖 2-1 人工自然積污試驗由圖 2-2 可見，玻璃絕緣子和瓷絕緣子的積污程度較為相似，且總體差別不大。在積污一個月后，?

試驗絕緣子表面污穢積累圖
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM216

【參考文獻】

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本文編號：2664368