表面水滴和覆冰状态下交流输电线路导线电晕特性研究

摘要

我国超、特高压输电通道距离长,部分线路不可避免会穿越淋雨、覆冰、污秽等复杂环境气候区,导线表面状况将会影响输电线路的电晕特性。而电晕效应所引起的电磁环境问题是超、特高压输电线路设计中必须要考虑的关键问题。因此,对导线在表面水滴或覆冰状态下进行电晕放电影响研究,对于高压输电线路的生产设计、构架运行有着较大的实际意义。
　　本文借助实验室小电晕笼利用自行研制的光纤数字化电晕损失测量系统测量了导线在表面水滴和覆冰条件下的电晕损失曲线。实验中以半径不同的两组光滑钢管和两组钢芯铝绞线作为试验导线,配置30uS/cm、300uS/cm、680uS/cm三种电导率的覆冰水分别对导线进行表面水滴和覆冰试验。通过改变水滴数量对试验导线表面布置了不同等级的水滴,研究了导线表面附着水滴时的电晕放电起始特性;利用自行搭建的覆冰试验平台,通过改变覆冰导线的冰凌长度,分析了不同程度覆冰对导线电晕放电的影响规律。在得到电压-电晕损失曲线基础上,采用切线法得到导线的起晕电压,分析导线表面有水滴及覆冰时对起晕电压的变化情况。另外,以ANSYS电磁有限元分析软件为仿真平台,建立光滑导线在覆冰情况下的二维电场模型,选取圆台形和圆柱形两种覆冰模型,通过改变覆冰的厚度、冰凌长度和冰凌底面直径三个指标研究覆冰对导线表面电场的影响。
　　研究结果表明:导线电晕损失会随导线表面水滴等级的提高而逐渐增加,同时,电晕损失曲线的“拐点”向左偏移,起晕电压逐渐降低;导线电晕损失会随着冰凌长度的增长而逐渐增加,起晕电压显著下降;当冰凌长度约超过18mm时,起晕电压和电晕损失变化很小,趋于饱和;在一定范围内,覆冰水电导率对表面水滴导线及覆冰导线起晕电压影响不大。

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第1章 绪论

1.1选题背景与研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文完成的工作

第2章 实验装置

2.1电晕笼装置

2.2 电源和试验导线2.2.1 电源

2.3电晕损失测量装置

2.4本章小结

第3章表面水滴和覆冰对导线电晕损失的影响

3.1表面水滴对导线电晕损失的影响3.1.1表面水滴状态的模拟试验方法

3.2表面覆冰对导线电晕损失的影响3.2.1覆冰状态的模拟试验方法

3.3电导率对导线表面水滴和覆冰电晕损失的影响3.3.1覆冰水电导率的配置与测定

3.4本章小结

第4章表面水滴和覆冰对导线起晕电压的影响

4.1 起晕电压的确定方法

4.2不同水滴等级对导线起晕电压的影响4.2.1不同水滴等级对钢管起晕电压的影响

4.3不同冰凌长度对导线起晕电压的影响

4.4 导线表面等效粗糙系数m的计算

4.5本章小结

第5章覆冰导线的表面场强仿真研究

5.1 有限元数值计算方法

5.2仿真结果

5.3本章小结

第6章结论与展望

参考文献

在校期间发表学术论文和参加科研情况

致谢