本文關鍵詞：鐘罩型絕緣子積污仿真模擬研究

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【摘要】：近些年來,輸變電設備外絕緣的污閃事故頻繁發(fā)生,對電力系統(tǒng)造成了嚴重的危害。鐘罩型絕緣子廣泛應用于高壓架空輸電線路,盡管其爬電距離比較大,耐壓等級比較高,但是其下表面的棱槽結構使得其容易積污,自潔能力差,在一定條件下容易導致污閃事故的發(fā)生。因此,研究鐘罩型絕緣子的積污特性,在一定程度上,對于絕緣子表面污穢量動態(tài)監(jiān)測、預防污穢閃絡具有十分重要意義。目前,國內(nèi)外學者大多從實驗角度對絕緣子表面泄漏電流、電弧發(fā)展及閃絡特性進行研究,對積污特性的研究較少。本課題對絕緣子積污的力學機理進行了分析,探索性提出了污穢顆粒在絕緣子表面的沉積判據(jù)。介紹了該絕緣子在不同直流電壓等級作用下積污特性的本校風洞實驗結果,并建立了該風洞實驗的仿真模型。采用COMSOL多物理場數(shù)值模擬軟件,對該絕緣子風洞積污特性進行了仿真模擬,并與所介紹的風洞實驗結果進行了對比分析,驗證了所提出的沉積判據(jù)和仿真方法的合理性。以此為基礎,對該絕緣子自然積污特性進行了仿真研究,其中,直流電場采用穩(wěn)態(tài)仿真分析,交流電場采用頻域分析,并分析了風速、顆粒粒徑、電壓類型等因素對該絕緣子自然積污特性的影響。結果表明:該絕緣子風洞積污的仿真結果與實驗結果較為吻合,說明本文所提出的沉積判據(jù)和所采用的仿真方法具有合理性。在自然積污條件下,該絕緣子表面整體沉積率隨著風速的增加而增加,并且具有“飽和”性;隨著顆粒直徑的增加,沉積率基本呈線性增加;絕緣子在直、交流電壓以及不帶電情況下,風速對沉積率的增加作用是“相似”的;隨著風速的增加,直流電、交流電以及不帶電情況下各傘裙的相對積污量差異逐漸減小,絕緣子上、下表面積污量的差異以及上、下表面沿傘裙分布的積污量差異都逐漸增加;不同的電壓類型下,污穢沉積率整體上直流的比交流的大,而交流電下沉積率與不加電時的相當;絕緣子接地側及中間傘裙的下表面積污量大于上表面積污量,高壓側傘裙上表面積污量大于下表面積污量;和風速相比,粒徑對沉積率的影響更大;同一風速下,直流電情況下的污穢沉積率與交流電、不帶電的沉積率差異隨著粒徑的增加逐漸增加。
【關鍵詞】：瓷鐘罩絕緣子 沉積判據(jù) 自然積污 仿真模擬
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM216
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 氣候因素的影響11-12
• 1.2.2 地理環(huán)境的影響12-13
• 1.2.3 其它因素的影響13-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 COMSOL軟件及其仿真主要模塊簡介16-19
• 2.1 COMSOL Multiphysics軟件簡介16
• 2.2 AC/ DC電場模塊簡介16-17
• 2.3 粒子追蹤模塊簡介17-18
• 2.4 本章小結18-19
• 第3章 瓷鐘罩絕緣子積污特性仿真方法研究19-32
• 3.1 數(shù)學模型及其控制方程19-21
• 3.1.1 流場數(shù)學模型及其控制方程19
• 3.1.2 電場數(shù)學模型及其控制方程19-20
• 3.1.3 顆粒軌跡數(shù)學模型及其控制方程20-21
• 3.2 沉積機理力學分析21-23
• 3.3 風洞積污特性實驗研究簡介23-25
• 3.3.1 實驗裝置23-24
• 3.3.2 實驗方法24-25
• 3.4 風洞積污特性仿真模擬研究25-31
• 3.4.1 物理模型的建立25-26
• 3.4.2 網(wǎng)格劃分26
• 3.4.3 邊界條件的設定26-28
• 3.4.4 仿真結果與實驗結果對比分析28-31
• 3.5 本章小結31-32
• 第4章 瓷鐘罩絕緣子自然積污特性仿真模擬32-50
• 4.1 控制方程及邊界條件設定32-33
• 4.1.1 控制方程32-33
• 4.1.2 邊界條件設定33
• 4.2 流場及電場結果分析33-37
• 4.2.1 流場分析33-35
• 4.2.2 電場分析35-37
• 4.3 自然積污特性仿真模擬結果分析37-48
• 4.3.1 風速對積污的影響分析38-41
• 4.3.2 粒徑對積污的影響分析41-46
• 4.3.3 電壓類型對積污的影響分析46-48
• 4.4 本章小結48-50
• 第5章 結論與展望50-52
• 5.1 結論50-51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻52-57
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文57-58
• 致謝58

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