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[学位]

浮尘条件下降雨对空气间隙击穿电压的影响

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Author:

李涛 (李涛.)

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Abstract:

沙尘暴、浮尘、降雨等天气状况一直是威胁电力设备外绝缘安全的主要因素,西北地区浮尘条件下降雨这种极端恶劣天气频发,严重威胁着电力设备的外绝缘安全。目前由于浮尘、浮尘条件下降雨天气所造成的电力事故越来越多,但国内外研究主要针对沙尘暴、降雨、雾霾等单独天气状况对外绝缘的影响,而浮尘条件下降雨这种综合环境因素对外绝缘的放电特性的影响研究较少,且没有形成统一的影响机理,因此本文通过实验室模拟研究浮尘条件下降雨对间隙击穿电压的影响。
本文首先通过查阅资料数据得到浮尘颗粒的主要组成成分及粒径分布,在此基础上设计搭建了一个密闭性良好的小型人工气候室,可形成较为稳定的浮尘条件,同时也可模拟降雨条件,可用于研究浮尘条件下降雨对间隙击穿电压的影响。首先研究浮尘、降雨单一天气条件对间隙交流击穿电压、雷电冲击击穿电压的影响,之后再研究浮尘条件下降雨对间隙击穿电压的影响。
通过实验研究发现:对棒-棒空气间隙,随着浮尘浓度的升高,间隙的击穿电压先降低后升高,间隙的击穿电压最多降低10%左右,且当浮尘浓度高于1000μg/m3时,间隙的击穿电压会出现高于洁净空气条件下值的情况,同时,增大初始风速也会使间隙的击穿电压降低。在降雨条件下,随着降雨强度、雨水电导率的增加,都会使空气间隙击穿电压降低,而间隙从竖直逐渐变为水平的过程中,间隙的击穿电压会有略微升高,而雨水中所含的离子种类对空气间隙的击穿电压没有影响,同时在研究中发现,在相同条件下,间隙距离越长,降雨对间隙的击穿电压影响越小。当间隙处在浮尘条件下降雨恶劣天气条件下,间隙的击穿电压有较为明显的改变,浮尘浓度越高,降雨强度越强,间隙的击穿电压降低越明显。
结合交流、雷电击穿实验,发现浮尘颗粒由于摩擦带电,对周围电场畸变能力增强,场致发射能力增加,更容易发射电子,而浮尘浓度较高时,电子自由程较短,更容易被浮尘颗粒吸附,因此随着浮尘浓度的升高,间隙的击穿电压先降低后升高;而降雨对间隙击穿电压的影响主要是由于形成的水柱特性影响,降雨强度越大,水柱越长,空气间隙距离越短,击穿电压越低,而改变降雨角度,主要影响电极头部水柱的特性,导致击穿电压的不同;由于浮尘颗粒表面电子逸出功远低于雨滴的,因此在浮尘条件下降雨环境中,颗粒被雨滴吸附,间隙电场由于降雨畸变明显,场致发射能力增强,电子更容易逸出,从而降低间隙击穿电压。
因此,浮尘条件下降雨是一种严重危害电力设备外绝缘安全的环境条件,本论文研究得到的结果可为电力设备外绝缘设计提供理论依据。

Keyword:

浮尘 击穿电压 降雨 交流 空气间隙 雷电冲击

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电气工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 李江涛

Year: 2017

Language: Chinese

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30 Days PV: 10

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