【摘 要】
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直流气体绝缘输电线路（GIL）经过长时间运行后其绝缘子表面会积聚大量电荷,使得绝缘子表面的闪络电压下降,研究表面电荷的消散问题有助于突破绝缘子表面电荷积聚对直流GIL进一步应用的制约。在我国将特高压建设纳入新基建的大背景下,开展直流GIL绝缘子表面电荷消散问题的研究意义重大。本文基于自行设计搭建的直流GIL平台和表面电荷测量装置,就表面电荷积聚量、表面电荷的积聚位置、绝缘子表面电导率和空气湿度四个
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直流气体绝缘输电线路（GIL）经过长时间运行后其绝缘子表面会积聚大量电荷,使得绝缘子表面的闪络电压下降,研究表面电荷的消散问题有助于突破绝缘子表面电荷积聚对直流GIL进一步应用的制约。在我国将特高压建设纳入新基建的大背景下,开展直流GIL绝缘子表面电荷消散问题的研究意义重大。本文基于自行设计搭建的直流GIL平台和表面电荷测量装置,就表面电荷积聚量、表面电荷的积聚位置、绝缘子表面电导率和空气湿度四个因素对表面电荷的消散问题开展实验研究。实验结果显示,随着表面电荷积聚量的增加,电荷消散速率逐渐加快;随着表面电荷积聚位置距离接地中心导杆距离的增加,电荷消散速率逐渐下降;随着表面电导率的增加,表面电荷的消散速率逐渐加快;增大空气湿度,能够促进表面电荷的消散。为了研究更加贴近直流GIL实际运行时绝缘子表面电荷的消散情况,本文在COMSOL仿真软件中对实验平台进行了三维立体建模,详细介绍了模块选取、控制方程、物理模型、边界条件和网格剖分,并对仿真模型结果进行展示。为了进一步探究表面电荷的消散机理,基于直流GIL三维立体模型,文章就表面电导率、离子对生成率和体电导率三个因素对表面电荷消散的影响展开了研究。研究结果表明:（1）在外界作用引起的0-30s电荷积聚阶段,随着表面电导率的增大,表面电荷积聚越来越慢;离子对生成率在10~1数量级,其对电荷积聚过程的增强作用不明显,当离子对生成率在10~2数量级,随着离子对生成率的增大,其电荷积聚过程逐渐呈现加快的趋势;随着离子对生成率的巨幅增大,在10~3数量级及其以上,其电荷积聚过程得到明显增强;体电导率的大小对于这一电荷积聚过程没有影响。（2）在30-630s表面电荷消散阶段,体电导率在10-14数量级以下,离子对生成率在10~3数量级以下时,表面电荷主要通过表面电导消散;当离子对生成率在10~3数量级以下,体电导率突破10-14数量级时,表面电荷主要通过表面电导和体电导消散;当体电导率在10-14数量级以下,离子对生成率达到10~3数量级及其以上时,表面电荷主要通过表面电导和与气体中离子中和消散。
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