自然雾中棒板短空气间隙放电特性与放电机理分析

摘要

随着我国工业的快速发展，局部地区空气污染日益严重，20世纪90年代以来灾难性的电网大面积雾闪事件在全国较大范围内频频发生，严重威胁电力系统的安全运行。虽然一些资料提及雾对电气设备外绝缘放电可能存在影响，但目前，尚无自然雾对电气设备外绝缘放电研究的系统资料。本文将通过理论分析、自然雾模拟实验及仿真分析、自然雾现场试验对棒―板短空气间隙的交(直)流放电特性展开研究。
　　本文主要通过实验室模拟试验与自然环境试验来研究自然雾条件下空气间隙放电特性：在实验室低温低气压人工气候室内模拟自然雾环境，进行了交流电压下5~15cm棒－板空气间隙雾中放电试验研究。建立了35kV交流电压作用下间距为10cm的棒―板空气间隙电场模型，采用COMSOL仿真软件分析了棒电极末端的凝露、水膜、水滴对棒―板空气间隙放电特性的影响；现场试验中进行了5~20cm棒－板短空气间隙交(直)放电试验研究，试验中分析了环境温度、自然雾水含量、对棒－板短空气间隙放电特性的影响。
　　实验室模拟试验表明：雾的水含量的能在很大程度上对棒―板间隙交流放电电压产生影响，雾的水含量在1~3g/m3的范围时，间隙放电电压随雾水含量的增加而升高，水含量在3~4g/m3的范围时，间隙放电电压随雾水含量的增加而下降。棒―板间隙交流放电电压随着雾水电导率的的提高而下降，雾水电导率对间隙放电电压的影响作用也会随着其水含量的增加而得到加强，间隙内雾的水含量越高，雾水电导率的的变化会在更大程度上改变间隙放电通道的复介电常数，从而影响间隙的放电电压。
　　仿真研究结果表明：随着雾的水含量的增加，雾滴在电极端部表面形成的水滴会严重畸变其表面电场空间分布，且水滴越大，电场畸变越严重，导致局部电场得到加强，场强最大值增大，有利于间隙放电的发展，从而使棒―板间隙交流放电电压下降。
　　现场自然雾试验表明：自然雾中棒－板间隙交流放电电压和正极性直流放电电压均与间隙距离成线性关系，并且都与环境温度成负指数的幂函数关系，与自然雾的水含量成正指数的幂函数关系。

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1 绪 论

1.1 论文研究背景意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

1.4 本章小结

2试验装置、方法及试验布置

2.1试验装置

2.2 试验加压方式

2.3 本章小结

3雾对短空气间隙放电的主要影响因素分析

3.1雾影响短空气间隙放电的主要宏观因素特征

3.2 雾影响短空气间隙放电的微观因素分析

3.3 本章小结

4模拟雾中短空气间隙交流放电特性研究

4.1棒－板短空气间隙交流放电试验结果

4.2棒－板短空气间隙交流放电试验结果分析

4.3雾中电极表面凝露对棒－板短空气间隙交流放电电压的影响

4.4 本章小结

5 自然雾中短空气间隙交(直)流放电特性

5.1 自然雾环境下棒－板短空气间隙交流放电特性

5.2 自然雾环境下棒－板短空气间隙正极性直流放电特性

5.3 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录