绝缘子表面覆冰对沿面闪络的影响

论文摘要

高压输电线路中的绝缘子表面覆冰是造成沿面闪络的部分原因之一,给电网可靠性运行带来极大影响。因此,有必要对覆冰绝缘子的闪络特性进行研究。目前,国内对绝缘子覆冰的研究多集中在现场试验方面,而本文所研究的覆冰绝缘子闪络机理,将为工程试验提供理论依据。运用有限元法,在设定的人工边界条件下,求解了220kV覆冰绝缘子的电场控制方程,获得了有关高电压下绝缘子表面的电场和电位分布以及相关的物理参数,如冰棱长度、连续性,空隙长度,以及覆冰状态等对沿面闪络影响的信息。结果表明,覆冰引发绝缘子表面电场和电位分布畸变,特别是,当绝缘子伞裙完全被覆冰桥接时,电场和电位畸变最大;冰棱长度相同,空隙间隙位置不同时,电场和电位畸变程度也不同。覆冰表面高电导率水膜的存在,使冰近似成为等电位体,进一步增加了空隙间隙上压降。电弧的出现使覆冰绝缘子沿面场强最大值出现弧头部位,但是高压端电弧和低压端电弧的最大值不同,分别为41.5 kV cm和17.5 kV cm。基于Obenaus概念,建立了覆冰绝缘子交直流闪络放电模型,以MATLAB为计算平台,模拟了交直流电压下电弧随时间变化过程。数值模拟结果和覆冰闪络试验的结果具有很好的一致性,验证了模型的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 覆冰绝缘子闪络特性研究现状
• 1.2.2 覆冰绝缘子电场特性的研究
• 1.2.3 覆冰绝缘子放电模型的研究
• 1.3 论文主要工作
• 第2章 覆冰绝缘子沿面电场特性数值模拟
• 2.1 覆冰绝缘子电场计算模型
• 2.1.1 物理模型
• 2.1.2 计算模型
• 2.1.3 控制方程及边界条件
• 2.1.4 求解方法
• 2.2 计算结果
• 2.2.1 清洁绝缘子表面电场和电位分布
• 2.2.2 覆冰绝缘子沿面电场和电位分布
• 2.2.3 覆冰绝缘子冰棱增长对电场和电位分布的影响
• 2.2.4 电弧出现后覆冰绝缘子沿面电场和电位分布
• 2.3 模型的验证
• 2.4 本章小结
• 第3章 覆冰绝缘子闪络动态特性数值模拟
• 3.1 物理模型
• 3.2 数学模型的建立
• 3.2.1 等效电路参数
• 3.2.2 传播判据和速度
• 3.2.3 仿真计算流程图
• 3.3 计算结果
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢