宁夏吴忠地区输电线路瓷绝缘子积污特性仿真研究

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输电线路中,瓷绝缘子具有良好的电气、机械性能以及清洁性得到广泛应用,绝缘子表面所沉积的污秽颗粒作为引发污闪事故的主要因素,对其开展研究具有重要意义。宁夏吴忠地区属于典型的半干旱区气候,少雨多风沙的气候特点使绝缘子表面容易积累污秽,从而导致污闪事故发生。研究输电线路上瓷绝缘子的积污特性对减少污闪事故的发生具有指导作用,保证输电线路的正常运行。首先从宁夏电网运行状况出发,分析当地常用绝缘子类型及输电线路积污环境,针对污秽颗粒在绝缘子表面碰撞时的受力情况,从湿度角度,基于流体力学、接触力学和能量守恒原理优化污秽沉积条件;以XP-70瓷绝缘子为研究对象,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件建立积污仿真模型,研究一般地区绝缘子积污情况;然后通过在运行线路绝缘子采集的污秽样本,研究吴忠地区污秽特点;最后,利用所得数据模拟研究吴忠地区XP-70瓷绝缘子的积污差异,研究110kV交流电作用下,不同风速、湿度以及污秽浓度对绝缘子积污特性的影响。论文结果表明:(1)宁夏地区气候干旱、降雨量偏少,瓷绝缘子适合干燥、少雨、少雷的环境,该地输电线路适合使用瓷绝缘子;吴忠地区污秽主要成分为CaSO4,污秽粒径集中在8~10μm,绝缘子下表面灰密值远高于盐密值,下表面积污远大于上表面。(2)单因素下的积污量与粒径成正相关,与风速成负相关;不同风速下绝缘子表面积污量随粒径变化均呈现增加趋势,风速较小则重力对积污影响大;电压等级相同,污秽沉积数随风速的增大而减小,带电运行线路积污量远高于不带电运行;当风速在4-6m/s的范围,污秽粒径在15-20μm的范围内,绝缘子下表面污秽沉积量大,小风速下(≤2m/s),绝缘子的上表面更容易发生积污。(3)对吴忠地区绝缘子积污特性研究分析发现:随着风速增加,积污量逐渐增加,相较于风速和湿度,空气污秽浓度对积污量的影响程度最大;空气湿度的增加会增大绝缘子的积污量,在小风速下湿度对积污的影响大于风速;空气污秽浓度与积污量两者之间近似满足线性的关系,随着空气污秽浓度继续增加,绝缘子积污量最终趋于饱和。(4)采用光滑不易积污的瓷绝缘子或更换空气动力型结构的防污绝缘子保持清洁,对绝缘子表面喷涂憎水性材料或选用复合绝缘子保持干燥;吴忠当地中、高污秽区可以采用爬电比距高的绝缘子以及密集清扫周期来防治污闪,规范防污闪涂料涂敷厚度并及时复涂。
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