基于CFD的高速动车组车顶支柱绝缘子覆冰特性研究及防覆冰伞裙优化

高速动车组车顶支柱绝缘子在寒冷环境中高速运行,其表面容易产生覆冰现象,进而引发局部放电、闪络击穿等外绝缘事故,导致列车停运,造成巨大的经济损失.然而,现阶段对动车组车顶绝缘子覆冰特性的研究并不充分.该文采用基于计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法,对FQJG2-30/16-400型硅橡胶车顶绝缘子在不同环境参数下的覆冰特性进行研究.结果 表明:在高速运行条件下,覆冰主要形成在车顶绝缘子迎风侧的伞裙边沿和棒径处,覆冰厚度在迎风侧棒径中心处达到最大值.动车组车顶绝缘子表面的覆冰量随着温度(θ)、风速(ν)、液态水含量(LWC)以及液滴中值体积直径(MVD)等环境参数的增大而增大.基于防覆冰结构优化研究结果,推荐的高速动车组车项支柱绝缘子的防覆冰结构参数为:伞裙下倾角为0°;大小伞裙直径比为1;在满足机械强度的条件下伞裙上倾角、绝缘子棒直径尽量小;在保证一定爬电距离的情况下绝缘子伞裙间隔尽量小.     

复合绝缘子光热型涂料制备与融冰试验

旨在制备适合复合绝缘子的光热涂料以解决其冬季覆冰问题。测量了光热涂层吸收率与发射率,分析了光热涂层融冰过程,建立光热型复合绝缘子融冰模型,并对其温升情况进行仿真;进行了带电融冰试验,探究不同太阳光照强度及环境温度对光热涂层融冰效果的影响。仿真及人工模拟试验结果表明：该光热型融冰涂料具有良好的光热性能;涂覆光热涂层的复合绝缘子具有一定的融冰效果,融冰效果随太阳光照强度与环境温度的升高而加强。     

线路覆冰绝缘子串防冰闪措施及分析

线路绝缘子发生覆冰闪络故障 ,对线路安全运行造成威胁。绝缘子发生冰闪的主要原因是冰凌桥接绝缘子串裙边 ,而融冰水电导率高造成冰闪电压大为降低。阻隔导电率高的融冰水形成闪络通道的水帘 ,是提高覆冰绝缘子串冰闪电压的基本措施     

过冷水滴撞击复合绝缘子表面的数值模拟

为合理设计和选择适用于覆冰地区复合绝缘子伞型结构,建立了求解覆冰气象下复合绝缘子外部三维两相粘性不可压缩湍流流场的基本控制方程组,得到覆冰过程中复合绝缘子外的水滴运动轨迹,分析了复合绝缘子的水滴碰撞系数等撞击特性和气体来流速度v、水滴平均有效直径MVD、绝缘子伞裙倾角和伞裙直径等对水滴撞击复合绝缘子特性的影响。结果表明:伞裙的水滴碰撞系数E随v或MVD的增大而增大,上倾角α=7～9°、下倾角β=0的伞裙和伞径为130～145mm的伞裙水滴E最小。根据计算结果,提出了应用于覆冰地区的复合绝缘子伞裙结构:大中小伞交错排列,大中伞间由两个小伞排列组成,α取5～9°,β取0,中伞伞径取130mm。     

涂覆不同疏水性涂层玻璃绝缘子串覆冰与闪络特性

疏水性涂层能降低水滴在表面的粘接率,或可有效降低绝缘子覆冰程度。为此在多功能人工气候实验室内对4种涂覆不同疏水性涂层的LXP-70玻璃绝缘子串(3片)进行了不带电覆冰和交流闪络试验,并与无涂层绝缘子串进行了对比,研究了不同疏水性涂层对玻璃绝缘子串表面的覆冰形貌、冰棱长度、覆冰重量增长及融冰期闪络电压的影响。试验结果表明:疏水性涂层对绝缘子串的覆冰和融冰期闪络电压影响明显,各绝缘子串的覆冰重量随表面疏水性增强而下降;融冰期闪络电压则基本随疏水性增强而提高,各绝缘子串闪络电压随时间变化的趋势符合U型曲线;疏水性最好的涂层绝缘子其覆冰重量相比于无涂层绝缘子降低26.07%,最低闪络电压提高45.33%,而接触角为110°的涂层绝缘子串其防覆冰和冰闪表现不如无涂层绝缘子串。     

复合绝缘子表面水滴撞击特性的数值模拟与伞裙结构分析

现有复合绝缘子伞型结构易被冰凌桥接,且其冰闪特性并不优于瓷和玻璃绝缘子,为合理设计适用于覆冰地区的复合绝缘子伞型结构,该文根据流体力学的基本原理,建立了复合绝缘子外部三维流场数学模型和基于拉格朗日原理的水滴运动轨迹,分析了覆冰过程中复合绝缘子的水滴碰撞系数及其影响因素。结果表明：伞裙的水滴碰撞系数(E)随气流速度或水滴平均直径、下伞裙倾角和伞裙间距的增大而增大,随上伞裙倾角、伞裙直径及伞裙直径比的增大而减小,且伞径比的影响最明显,而伞裙间距的影响则可以忽略。根据计算结果并经试验验证,提出了优化应用于覆冰地区复合绝缘子伞裙结构的建议,即伞裙上倾角为15°、下倾角为0°,采用不等伞径的伞裙组合,相邻大伞之间可间插3个以上小伞,增大伞裙间的伞径比,相邻伞裙间距应大于30 mm。     

基于等效直径的复合绝缘子覆冰特性与结构参数分析

复合绝缘子伞型结构是影响其覆冰的重要因素,优化其结构参数可以减少覆冰量。对复合绝缘子外部流场数学模型进行简化,利用Fluent软件仿真计算其沿绝缘距离方向上各部位的水滴碰撞率,并在此基础上提出复合绝缘子覆冰等效直径D_(eq)的概念。理论分析和自然覆冰试验均表明:在同等覆冰条件下,D_(eq)越大的复合绝缘子,覆冰量也越大。因此,将D_(eq)作为表征复合绝缘子覆冰特性的特征参数,研究了杆径、伞间距、伞倾角和伞径对D_(eq)的影响,结果表明D_(eq)随杆径和伞间距的增大而增大,随伞倾角和伞径的增大而减小。最后结合分析结果与覆冰试验,给出覆冰地区复合绝缘子结构参数优化设计建议。     

绝缘子表面三维覆冰特性的影响因素

覆冰可极大程度降低绝缘子绝缘性能,严重威胁输电线路的稳定运行.开展绝缘子覆冰特性研究并建立绝缘子覆冰增长数值计算模型是解决绝缘子覆冰闪络问题的基础.为研究自然条件下绝缘子覆冰增长的发展规律和其影响因素,该文从环境参数出发分析绝缘子表面水滴碰撞、冻结、水膜流动等过程,对比不同覆冰类型增长过程的差异性,并基于流体力学和热力学基本理论建立绝缘子三维覆冰数值计算模型.在此基础上,以绝缘子LXY?120为例,对不同环境条件下绝缘子覆冰类型及增长特性进行仿真计算,并在雪峰山对两种不同类型的绝缘子进行了自然覆冰试验,将测量得到的绝缘子覆冰质量、最大覆冰厚度和仿真结果进行了对比,结果表明,不同环境条件下,绝缘子表面覆冰类型、发展过程、覆冰面积、速率等均有差异.此外,绝缘子伞裙结构会影响覆冰增长.复合绝缘子FXBW?220因为伞裙直径更小、厚度更薄,且具有多伞裙结构,其覆冰增长速率大于普通玻璃绝缘子LXY?300.自然条件下,覆冰可很快连通复合绝缘子伞裙间隙.     

线路绝缘子串防冰闪措施及机理分析

线路绝缘子发生覆冰闪络故障，对线路安全运行造成了威胁。绝缘子发生冰闪的主要原因是冰凌桥接绝缘子串裙边，而融冰水电导率高，则造成冰闪电压大为降低。阻隔导电率高的融冰水形成闪络通道的水帘，是提高覆冰绝缘子串冰闪电压的基本措施和方法。     

输电线路防冰闪故障方法

1998年底阳泉地区发生线路绝缘子覆冰闪络故障，对线路安全运行造成了威胁。绝缘子发生冰闪的主要原因是冰凌桥接绝缘子串裙边，而融冰水电导率高，造成冰闪电压大为降低。阻隔导电率高的融冰水形成闪络通道的水帘，是提高覆冰绝缘子串冰闪电压的基本措施和方法。