水滴形态对输电线路导线电晕放电特性的影响

摘要

导线电晕会带来巨大的危害,是输电线路设计与运行必须考虑的重要因素之一。国内外学者对导线电晕特性展开了大量的研究,但主要集中在大气参数对导线电晕特性的影响以及导线电晕对电磁环境的影响方面,并未见雨天如何改善导线起晕的方法研究,且在电场作用下水滴的形变及产生电晕的过程与机理并不明确。本文提出在导线上涂敷憎水性涂料来改变导线表面水滴的形态、减少水滴在其表面的聚集,从而改善导线在雨天的电晕放电,研究结果有望改善导线在雨天的电晕放电,有助于完善雨天导线的放电机理,具有较为重要的工程参考价值与理论意义。本文在小型三段式电晕笼内对涂敷不同憎水性涂料的导线进行人工模拟淋雨条件下的交流电晕试验,得到了淋雨条件下导线表面水滴的形变与电晕过程,分析了水滴在电场中振动的受力机制,提出了相应的特征参量来表征水滴在电场作用下的稳定程度,仿真计算了水滴对导线表面电场的畸变情况以及不同接触角的水滴对导线空间电场的影响。
　　本研究主要内容包括：①由于超疏水涂料表面能很低,涂敷超疏水涂料的导线下表面不能悬挂水滴,干燥导线与涂敷超疏水涂料导线表面布满水滴时的电晕过程相似,大致分为无电晕、导线电晕两个阶段;PRTV涂料的接触角较洁净导线较大,这两种不同表面的导线在淋雨条件下的电晕过程为：导线表面附着少量水滴时,电晕过程分为无电晕、瞬时水滴电晕、水滴上的稳定电晕和导线全面电晕四个阶段；导线表面布满水滴时,电晕过程分为无电晕、瞬时水滴电晕、水滴上的稳定电晕三个阶段。②水滴在交流电场下将做两倍于电场频率的振动,且水滴在振动过程中,对导线空间电场的畸变程度不同,将可能导致同一交流电压下时有时无的电晕放电现象。根据水滴在电晕过程中的破裂方式,提出采用水滴的破裂电压和第一次喷射微滴电压可表征水滴在电场作用下的稳定程度。③根据导线电晕放电的剧烈程度和持续时间,对不同情况下导线的稳定起晕电压进行了定义。④PRTV涂料在一定程度上降低了水滴的破裂电压,提高了水滴的最小微滴喷射电压。淋雨条件下,涂敷憎水性涂料都能在一定程度上提高导线的起晕电压,其中涂敷PRTV涂料导线(包含光滑导线和绞线)的起晕电压提高8.9％~17.4％,涂敷超疏水涂料导线的起晕电压提高11.0％~24.6％。