低风速环境下XSP-160型瓷三伞绝缘子积污特性数值模拟

瓷绝缘子广泛应用于输电线路中,研究其积污特性对预防污闪、提升输电线路安全运行具有重要意义。利用仿真软件COMSOL对风洞条件下XSP-160型瓷三伞绝缘子的积污特性进行数值模拟,与风洞试验结果比较,验证了模拟方法和所建物理模型的合理性。藉此,研究了低风速环境下基于110kV电压该绝缘子的积污特性,分析了风向倾角、风速和电压类型对其积污特性的影响。结果表明:风向倾角对绝缘子表面的积污有着显著影响;同一风向倾角时,绝缘子表面积污量均随风速近似呈线性增加;风向倾角和风速越大,直交流电压作用下的积污量相差越小;直流电压作用下,积污量随着风向倾角的增大而减小,交流电压则与之相反。     

强风沙尘环境下车顶复合绝缘子风压分布和形变特性研究

高速列车在运行过程中,车顶硅橡胶复合绝缘子伞裙在长期强风沙尘环境下存在撕裂问题。为研究车顶绝缘子在强风沙尘条件下的撕裂原因,伞裙的受力和形变特性,采用流固耦合仿真的方法,计算车顶绝缘子表面的风压分布、探讨风速和来流角度对绝缘子受力和形变特性的影响。结果表明:伞裙上下表面的风压差,形成较大合力作用于伞裙,引起伞裙形变,伞裙表面的风压差越大,伞裙形变越大。伞裙根部会出现应力集中现象。在反复外加力的作用下,伞裙根部的材料寿命明显低于伞裙的其他部位。不同来流角度下,绝缘子伞裙边缘的形变量和伞裙根部的受力明显不同。随着风速从60 m/s到100 m/s的增加,伞裙边缘最大形变量从6.442 8 mm增大到18.561 mm,伞裙根部最大应力从0.180 56 MPa增大到0.496 98 MPa。同时伞裙的结构、直径和倾角显著影响绝缘子的抗风性能。该研究成果为车顶硅橡胶复合绝缘子结构设计与优化提供参考价值。     

大伞裙结构对复合绝缘子积污特性的影响EI北大核心CSCD

为了探究在不同部位改装大伞裙对复合绝缘子积污特性的影响,以FXBW4-110/100型复合绝缘子为基础原模型,构建3种大伞裙结构模型。采用COMSOL Multiphysic对4种绝缘子模型进行积污特性数值模拟,对比分析其附近流场和电场分布差异,探究其在不同风速、粒径、和电压类型下绝缘子表面的积污规律。结果表明:在适当部位改装大伞裙可以改变复合绝缘子近壁区域的流场分布;当所改装的大伞裙尺寸相对较小且片数较少时,复合绝缘子附近的直流电场强度分布几乎不发生变化;同一污秽颗粒粒径下,随风速的增大,积污量呈上升趋势;直流电压作用下,复合绝缘子始末端改装大伞裙即模型I,在低风速时积污量为原模型的75%~95%,且随着风速的增大,积污量差距先增大后减小;交流电压作用下,模型I的积污量以原模型积污量为基值上下浮动,而模型II和模型III在1~3 m/s时的积污量约为原模型的50%~90%。     

空气动力型防污绝缘子设计与流体力学仿真分析

为了克服大风沙运行环境中钟罩型绝缘子伞棱部位积污较严重的缺点,文中提出了一种利用空气动力结构使绝缘子伞裙附近保持较高空气流速,使表面不易附着沙尘的防污悬式绝缘子,其具有大、小两层伞裙,上层大伞裙边沿设计有小伞棱,下层小伞裙下倾角度大于上层大伞裙,爬电距离与相同机械载荷等级钟罩型绝缘子近似相等。并且,利用计算流体力学仿真软件对绝缘子附近空气流场进行仿真计算,设置3个空间截面,利用截面流速云图中伞裙附近低风速区占比数值,对比了此空气动力型结构与传统钟罩型和双伞型结构的差异。结果表明,新结构伞裙低风速区范围明显小于传统结构,且低风速区集中在瓷柱背风侧小范围内,有利于风向变换时依靠风力清除已附着的沙尘、污秽,验证了新结构伞裙的防污优势。     

复合绝缘子风压分布研究及抗风性能检测方法

中国西北地区电网中,复合绝缘子的伞裙在强风作用下出现了十分严重的撕裂故障。目前主要用风洞来研究绝缘子伞裙的起振风速、振幅等力学行为,但对其中的物理过程尚缺乏足够的研究。基于有限元仿真工具,对运行于新疆电网的若干型号复合绝缘子进行了建模和流固耦合仿真,研究了绝缘子迎风角度、伞径组合方式、伞径以及风速对伞裙表面风压的影响,并分析了复合绝缘子伞裙在风压作用下的受力和形变。以此为依据,提出了一种绝缘子抗风能力的检测方法,即在伞裙表面施加特定形状的静力载荷,并同时测量伞裙边缘的形变量。对数据进行换算,得到伞裙的单位压强形变后,与风洞实验中测得的起振风速存在良好的对应关系。所得结果可为风区抗风型绝缘子的设计和选型提供参考。     

人工模拟自然横风条件下绝缘子快速积污特性

为研究风对绝缘子积污特性的影响,该文利用直流风洞研究了风速和风向对瓷钟罩绝缘子和瓷双伞绝缘子积污特性的影响,并利用Fluent软件建立了绝缘子三维CFD仿真模型,对其周围的空气流场特性进行了分析。结果表明:空气流场对绝缘子积污状况的影响主要表现在风速和风向两个方面,风速和风向对绝缘子上下表面积污量和积污分布均有影响,风速在2.2~4.5 m/s之间时,绝缘子的上下表面污秽度是逐渐增大的,在风速4.5m/s附近的时候达到峰值。随着风速的继续增大,绝缘子表面的污秽度呈下降趋势,当风速大于6.0m/s左右时,绝缘子上下表面污秽度下降趋于平缓;不同风向对下表面有环形伞棱的绝缘子影响较小,对下表面无伞棱结构的绝缘子影响较大。该文研究成果可为污秽外绝缘的设计优化提供理论依据和数据支持。     

复合绝缘子伞裙根部厚度与倾角大小对场强分布的影响

优化复合绝缘子结构,探讨场强、电位分布均匀性一直以来是一项重要的研究课题,通过ANSYS仿真软件建模,分析了复合绝缘子伞裙根部厚度与倾角大小对场强分布的影响。结果表明：增大复合绝缘子伞裙根部厚度,金具与护套连接处最大场强值、高压端与低压端金具处前3片绝缘子场强数值均随着增大;金具与护套连接处最大场强随着伞裙倾角度数增大而减小,但高压端与低压端金具前几片绝缘子场强数值随着增大,伞裙倾角变化与否对复合绝缘子电位分布值无根本性影响;理论上伞裙根部厚度取值12mm、倾角取值10°较为适宜。     

高速气流环境中电气化铁路绝缘子表面积污分布特性

为实现电气化铁路的高速气流环境下绝缘子伞裙的优化及安装设计,分析了高速气流中污秽颗粒的运动及受力,根据聚团流化理论讨论了绝缘子表面污秽受力后粘附与分离状况,并建立高速风洞系统进行了试验分析。试验结果表明:绝缘子迎风面与背风面积污量随风速的升高逐渐增大并趋近于定值,该定值随着来流角度θ的增大先增大后减小;当θ30°时,绝缘子侧风面积污随着风速的增加有明显的减小趋势,当θ60°时,则呈明显的增长趋势;迎风面、背风面与侧风面相比,积污量有明显的差异。θ=0°及θ=90°时的仿真结果与试验结果相符合,可见用聚团流化模型分析绝缘子表面积污分布情况具有一定的参考价值。     

基于流固耦合腕臂复合绝缘子抗风性能研究

强风环境会引起复合绝缘子伞裙发生形变,导致伞裙根部出现严重的应力集中。在周期循环风载荷作用下,伞裙根部长期处于应力疲劳状态并最终导致伞裙撕裂问题。针对上述问题,文中以铁路系统腕臂复合绝缘子为对象,建立腕臂复合绝缘子流固耦合三维仿真计算模型,研究伞裙形变量与伞裙根部应力及不同风速、不同迎风角与绝缘子伞裙形变量的关系。研究结果表明:从整体来看,根部倒角半径对形变的影响是非常小的,非重要抗风结构参数;在同一风速下,迎风角为17°时伞裙形变量最大,迎风角为84°时伞裙形变量最小;随着下倾角的增加,绝缘子伞裙边沿产生最大形变的迎风角逐渐减小;伞裙下倾角增加到7°时,同时伞裙边沿形变从5 mm平稳下降到0.85 mm,伞裙下倾角的增加有效抑制了伞裙边缘形变量的上升,对绝缘子抗风性能具有极其重要的影响。文中根据以上研究结果,优化腕臂复合绝缘子的伞裙结构,提高了绝缘子的抗风性能。     

流场与电场耦合作用下特高压复合绝缘子串的积污特性研究

利用流体力学的相关理论与方法,建立了流场和电场耦合条件下复合绝缘子串的积污仿真数值模型,研究了污秽颗粒粒径、风速、风倾角对复合绝缘子表面积污特性的影响。结果表明:复合绝缘子串表面对污秽颗粒的吸附能力随场强的增加而提高,随风速的提高而降低;一定范围内污秽颗粒粒径增大会增加绝缘子对污秽颗粒的吸附量;风倾角向上时增加了下表面对污秽粒子的吸附,风倾角向下时增加了上表面对污秽粒子的吸附。     

风电场风切变指数研究

根据山东某风电场实测资料,对风电场逐月、逐时、不同风速下的风切变指数进行研究并探究风切变指数不同取值对风电场轮毂高度处风资源的影响。在分析轮毂高度风资源时,建议采用高差较小的高度处风速根据综合风切变指数进行推导。     

风速廓线在风电场功率预报中的应用

通过分析我国内陆河北省张北县和吉林地区风电场内的风速廓线变化特性发现,各高度间风速的差异分布大体相同:各高度间风速差异由夜间到白天逐渐缩小,在中午达到最小,由白天到夜间逐渐增大,并且在各个阶段又相对稳定,即在日出后由地面向上的热量输送逐渐增强,湍流加强,各层间的风速差异减少,并迅速趋于稳定,直至日落湍流减弱。各层间的风速差异迅速增大,并趋于稳定。这一规律的发现对解释涡轮高度不同时间、相同风速条件下风机出力不同及风电功率建模有重要意义。     

角度风作用下的线条风荷载的计算问题

本文对规范中角度风作用下风荷载的计算公式和数值进行了推导和验证,补充了直线塔在角度风作用下风荷载的数值,并得到了转角塔在角度风作用下线条风荷载的计算公式和表格,方便了工程应用。文章还提出了自己在输电线路设计中的一些观点。     

风力机模拟技术综述

随着风力发电技术研究的日益深入,风力机模拟技术也在近十年得到了快速发展。风力机模拟器可以用来取代实际的风力机,为在实验室内进行风力发电技术的研究提供了有效途径。在研究风力机特性的基础上,详细介绍了目前国内、外风力机模拟的具体方案,并对各模拟方案进行了对比、分析与总结。     

风切变指数在风电场风资源评估中的应用

以内蒙古地区3座70m高测风塔连续2年的实测数据来分析风切变指数的变化,结果表明:1)不同高度梯度的风切变指数受地面粗糙度及周围地形地貌的影响较大。2)计算相邻高度的风速时,采用相邻高度间的风切变指数计算得到的结果较好;计算相差较大的高度间风速时,采用拟合曲线得到的风切变指数计算得到的结果较好。3)利用3～25m/s的风切变指数计算各月风速及年均风速结果都与实测值最接近;而利用全部风速数据的风切变指数计算统计各月风速往往比实测值偏大;利用3～25m/s拟合曲线得到的风切变指数统计各月风速比实测值偏小。     

风力机的MATLAB模型及其应用

提出了一种简化的定桨距风力机的MATLAB模型。该模型对于风电场的建设与规划 ,对于风力发电机组的运行仿真和设计都具有重要的意义     

南海诸海岛风能资源评估及其风机选型

针对南海亟待发展风力发电、支持海岛开发建设的需求,搜集整理东沙、西沙、南沙共6处海岛气象数据进行了风资源评估和风机选型。运用双参数Weibull分布评估了各站点的风资源情况,结合多种小型风力发电机组的风速功率输出特性曲线,估算了不同风力发电机组的容量系数;还结合基于广义Pareto极值分布模型的跨阈法,利用极大似然估计法计算各站点五十年一遇最大风速。分析结果表明,南海风资源分布和最大风速均具有显著的地域性特征,位于南海南北两侧的东沙岛和人骏滩风资源条件优越,而中部的永兴岛、珊瑚岛、太平岛和南子岛风资源相对贫乏;此外,受热带气旋纬向活动规律影响,最南沿人骏滩的五十年一遇最大风速仅为35 m/s,远低于其他岛礁。     

基于t Location-Scale分布的风电功率概率预测研究

风电功率特有的随机波动性,导致风电功率点预测方法的预测精度不高,增加了风电并网的难度,致使风电场弃风现象严重。基于风电功率点预测的基础上,风电功率概率预测可以预测出风电功率的波动范围,为电力系统的安全运行以及电网调度运行给出不确定信息和可靠性评估依据。提出了一种基于t location- scale分布的风电功率概率预测方法,即采用t location-scale函数来描述风电功率预测误差概率分布,并以此建立误差分布,基于已建立的误差分布可以进行概率预测。并引进了覆盖率和平均带宽来评价预测区间的优劣程度。利用吉林省西部某风电场历史数据验证了该方法的可靠性。     

风场与风力机模拟系统的设计与实现

为了满足变速恒频风力发电技术的研究需要,提出了一种基于谱密度分析的自回归风速模型;并结合基于叶片微元受力分析的风力机转矩计算模型,设计了一套风场与风力机模拟系统。试验证明,该系统能够根据外部设定,结合主控制器指令,真实地模拟风力机在不同风况下的实际运行状态,同时驱动直流电机输出风力机模拟风轮转矩。该系统的实现,为实验室条件下研究风力机的运行提供了一套完整的解决方案,为风力发电技术的试验开发做出了现实铺垫。     

基于对比分析法的内蒙古某风场风资源后评估

近年,风电项目后评估方面的研究已逐步开展起来,但多倾向于风电场运行安全性、经济性和发电量指标,以及用风电机组分布系数、风资源系数和损失系数来评价风电场运行情况。基于对比分析法,从平均风速、风向频率、最大风速、风速频率、有效风速小时数、风功率密度变化等评估要素,对内蒙古某风场风资源进行了后评估。研究表明：两阶段相比,风场参考气象站年平均风速、平均最大风速均趋于减小,趋势变化率分别为-0.015、-0.185;主风向一致均为SSE;静风频率降低21.6%;风场不同周期平均风速约减小0.80 m/s,白天风速减小10.00%,夜间风速减小约12.00%;3个风速区间有效风速小时数分别减小263 h、533 h和925 h,风速频率峰值区由6.50~7.50 m/s降至4.50~5.50 m/s,高频风速（超过7.00%）由4.50~9.50 m/s降至2.50~8.50 m/s;风功率密度与风速变化趋势较一致,其中,1月和下半年各月份2阶段风功率密度较接近,除5月外其他月份较设计阶段减小较明显;风功率密度频率峰值区对应风速区间由14.50~16.50 m/s减至9.50~10.50 m/s;高频区（超过7.00%）由10.50~13.50和14.50~16.50 m/s变为7.50~15.50 m/s。