相对湿度及雾水电导率对直流输电线路电晕特性的影响

由于导线电晕放电会引起能量损失、无线电干扰、可听噪声等危害,限制导线电晕效应是电网公司要解决但尚未完全解决的关键技术难题。对输电线路直流电晕放电特性已开展了大量研究,但目前对于在大雾、毛毛雨、污秽等恶劣环境条件,尤其是雾水电导率对导线电晕特性的研究较少。利用自制电晕笼研究了雾水电导率对导线直流电晕特性的影响,通过紫外成像仪及曲线拟合法对起晕光子数进行测量分析。研究结果表明,当导线表面没有饱和受潮的情况下,在一定范围内,导线直流起晕电压会随着相对湿度的增大而缓慢增大;在导线表面饱和受潮出现水滴附着时,导线直流起晕电压会随着雾水电导率的增大而下降。因此输电线路电晕限制条件应考虑雾水电导率的影响。     

雾水电导率对输电线路交流电晕特性的影响

导线电晕放电会产生能量损失、无线电干扰、可听噪声等效应,但目前关于雾的电导率对导线电晕特性的影响研究还较少。为此,采用超声波雾发生装置,产生不同电导率的雾水,在自制电晕笼中试验研究了雾水电导率对输电线路导线交流电晕特性的影响。研究结果表明:雾水电导率对交流输电线路导线电晕的产生存在显著影响;雾水电导率越高,导线周围空气就越容易发生电离;附着在导线表面的雾颗粒形成小的放电尖端,使导线表面电场发生畸变,雾水电导率越高,畸变就越严重,使导线起晕电压越低。因此输电线路电晕限制条件应考虑雾水电导率的影响。     

环境因素对正直流架空导线起晕电压的影响

电晕放电是输电线路设计和运行中面临的重要问题之一。输电线路跨越高海拔地区,由于海拔高度升高、气压降低,将给输电线路的设计和运行带来很多特殊问题。同时,湿度和温度对输电线路导线电晕特性也有很大的影响。因此研究气压、湿度和温度对输电线路导线电晕特性、放电机理具有重要的学术意义和工程应用价值。利用气体放电理论建立导线电晕起始电压放电模型,系统地分析了气压、湿度、温度对导线电晕起始特性的影响。计算模型采用模拟电荷法计算空间电场分布,然后根据二次电子崩正离子数大于等于一次电子崩正离子数目的起晕电压判据计算出导线起晕电压。计算结果显示电晕起始电压随气压下降、温度升高而减小,主要原因是有效电离系数增大导致的电离区域的扩大;随湿度升高而减小,主要原因是高场强区域内碰撞电离能力的增强。     

高压输电导线电晕特性探讨

介绍了输电导线电晕放电特性的试验方法和试验结果,研究了导线电晕放电物理过程、起始电晕及伏库特性等。试验表明不同直径导线电晕放电物理过程是不同的,输电线路中导线和其它部位的电晕放电过程也是不同的,并对今后特高压输电导线电晕特性研究提出一些看法和建议。     

交流电晕放电特性的影响因素研究

介绍交流电晕放电实验平台的组成,通过试验研究交流电压作用下电极导线直径对电晕放电的影响、气压对电晕放电特性的影响、湿度对电晕脉冲电流的影响,分析试验结果得出电晕脉冲电流的幅值随电压升高和气压降低而增大等结论。     

基于直流电晕放电和催化剂反电晕的等离子体发生法

为实现等离子体和催化材料的紧密结合,构建了电晕放电极、辅助电极、催化材料和接地极组成的反电晕放电体系。采用伏安特性、图像分析、发射光谱和粒子成像测速技术研究反电晕放电过程和等离子体特性。结果表明:基于直流电晕放电,在颗粒层或蜂窝表面和孔道中发生二次放电,产生了反电晕等离子体;发生反电晕时,电流显著增大,在相同电压条件下,反电晕电流是典型的电晕放电电流的2倍以上;反电晕放电区域主要是N2的第二正系激发态物质,波长为337.13 nm和357.69 nm的发射光谱强度较大;反电晕改变了放电区域的流场,产生的离子风速度超过1.0 m/s;辅助网电极限制了蜂窝表面和孔道的流光向火花放电发展,实现稳定的反电晕放电。     

表面水滴对特高压直流输电线路电晕特性的影响

雨、雾天气情况下导线表面形成的水滴会导致导线周围电场分布发生严重畸变,从而改变导线的电晕特性。我国第1条特高压直流输电工程——云广线处于多雨地区,导线电晕特性需考虑水滴因素的影响。为研究导线表面水滴对特高压输电线路电晕特性的影响程度,划分了导线表面水滴的等级,建立了导线电晕特性测试系统,测量了不同水滴等级下,电晕笼中导线的起晕电压、可听噪声水平等特征量,获得了导线表面水滴对导线电晕特性的影响规律,并据此对我国特高压直流输电线路的工程设计提出了建议。研究结果表明:导线的起晕电压随导线表面水滴等级的提高迅速下降,最低可降到原来的一半左右;起晕后,导线发生剧烈的舞动,导线表面的水滴在电场的作用下会被"蒸发"或甩掉;水滴会使导线起晕时的可听噪声值降低;在相同的电压作用下,导线的可听噪声水平随导线表面水滴等级的增加而提高。     

绞线带电雨凇覆冰后的起晕电压下降趋势研究

雨凇会在导线表面生产出较长且尖锐的冰柱,从而影响导线的电晕起始特性;国内外研究机构已针对输电线路覆冰以及覆冰对导线电气特性的影响等问题做了大量且深入的研究,但大多忽略了运行导线发生带电覆冰的事实,且未针对带电覆冰后的起晕电压下降等问题进行深入研究;为研究不同电场带电覆冰形态对起晕电压的影响规律,在人工气候室针对四种绞线进行带电雨凇覆冰后的工频电晕试验,利用紫外光子数和拟合法测量了不同覆冰形态所对应的起晕电压值,并建立有限元电场分布模型以验证试验的正确性。结果表明:覆冰后的导线表面起晕电压会严重下降;不同场强覆冰后的起晕电压也不同;覆冰时间的增加会使起晕电压持续下降,但速度变慢且饱和;直径越粗的导线覆冰后的起晕电压越高;电导率不会改变雨凇覆冰形态,但较高的盐浓度会降低起晕电压值;雨凇冰棱越尖细则对电场的畸变作用越大,相应的起晕电压值也会越低。所得结论可为冰区的架空线路电晕放电特性研究提供一定的参考。     

针–板电极负电晕放电下离子分布状态的影响因素

为研究电晕放电过程中影响离子分布的因素,用针-板电极电晕放电装置,通过改变放电空间的大小,测量了不同放电电压下接地极板不同区域的电流分布。并通过电场模拟及离子风流场模拟,分析了负电晕放电过程中电场强度、离子风、空间离子之间相互作用的关系。结果表明:在针-板电电极晕放电过程中,空间离子的运动状态与放电电场强度和离子风流场分布相互干扰,最终形成离子在电场中的分布状态;放电电场强度是影响离子运动轨迹的主导因素,但是随着电场强度的减弱,离子风流场逐渐形成,离子风将携带部分离子运动,因此,此时离子风的流场形式是影响离子运动状态的主要因素。通过对离子在电场中的运动状态分析,为解决放电场中离子与电场中物质相互作用提供了理论支持。     

空间介质颗粒对交流导线电晕特性影响规律

为了研究空间介质颗粒对导线交流电晕特性的影响,基于小电晕笼,应用Fi Lin?6紫外成像仪记录存在介质颗粒时模拟导线交流电晕放电发生、发展的过程,实验结果表明:空间介质颗粒会对导线交流电晕发生、发展过程产生影响,球径越大、距离导线越近则导线的起晕电压越低;存在多球时,由于颗粒间的相互影响,导线的起晕电压和放电过程会受到影响,其中垂直排列的颗粒之间对放电发展过程和起晕电压影响相对较大。将偏心偶极子模型应用到存在介质颗粒时电场计算中,结合模拟电荷法对导线周围存在颗粒时空间电场分布进行分析,仿真结果表明:导线表面的最大场强以及导线和颗粒间场强的均值随着颗粒尺寸的增大、颗粒导线距离的降低和颗粒相对介电常数的增大而增大;空间存在多个颗粒时,由于球间的相互影响使导线表面场强进一步增大,其中球间连线和电场方向一致时的影响更大。     

覆冰对交流导线电晕起始特性影响规律的研究

中国输电线路走廊不可避免会穿越覆冰区。国内外对于导线电晕开展了长期研究,相对覆冰对交流导线电晕起始特性的影响研究还较少。笔者基于小电晕笼搭建了一套模拟覆冰条件下的导线电晕特性试验平台,采用光滑钢管模拟单根导线进行覆冰试验。通过改变覆冰水电导率和冰凌长度研究不同程度覆冰对导线起晕特性的影响。研究结果表明:在一定范围内,覆冰水电导率对覆冰导线起晕电压影响不大;冰凌使导线表面电场畸变严重,随着冰凌长度的逐渐增加,导线电晕电流也随之显著增大,对应的导线起晕电压和等效粗糙系数明显降低;当冰凌长度约超过18 mm时,起晕电压和等效粗糙系数变化很小,趋于饱和。     

自然覆冰对导线表面起晕电压的影响研究

中国输电线路覆冰极为严重,覆冰会使导线表面的起晕电压降低,从而增加电晕放电的发生概率,对国民经济和生活产生较大影响。虽然国内外学者针对导线覆冰进行了大量研究,但绝大多数是在人工气候室内进行模拟覆冰,所得结论与工程实际存在较大差异。笔者利用湖南省雪峰山自然覆冰试验站,完成了LGJ-(70/40,185/25,240/30,400/35)4种不同直径绞线雨凇覆冰后的起晕电压测量试验。试验结果表明:利用紫外光子技术可以高效准确地测量覆冰导线的起晕电压值;覆冰时间的增加会使导线的起晕电压继续下跌,但速度逐渐变慢;相同覆冰时间内的不同绞线,直径越粗则起晕电压越高;覆冰水电导率的增加会促使起晕电压继续降低。结论可为研究自然覆冰对输电线路电晕特性的影响提供理论基础。     

导线带电雾凇覆冰过程的电晕放电特性研究

输电线路带电覆冰时,水滴会在接近导线表面过程中会引发局部电晕,而冰层会促使电晕放电更加明显,从而对电网的安全运行及其经济效益产生严重影响。目前国内外针对导线在涂污、淋雨等自然条件下的电晕放电特性进行了较为深入的研究,但针对覆冰过程中的电晕动态特性研究却尚未见报端。故文中在人工气候试验室对导线进行带电雾凇覆冰,利用Q-U法测得覆冰过程中的电晕放电量及放电功率的变化。试验结果表明:不同场强覆冰时的短时电晕放电量和放电功率不同,其大小随场强的增加而增加;覆冰时间的增加会使放电量及放电功率先增加后饱和,并稍有减少;强电场下的覆冰电晕放电维持电压会逐渐增加。文中所得结论可为揭示雾凇频发地区的输电线路电晕特性研究提供理论依据。     

雨凇覆冰对输电线路分裂导线起晕电压的影响

雨凇覆冰后的输电线路导线表面电场会发生畸变从而降低起晕电压值,但目前国内外尚未深入分析雨凇覆冰对导线电晕特性的影响规律,且缩比导线模型所得结论与工程实际存在较大差异。为探求雨凇覆冰导线的电晕特性,在人工气候实验室内完成了3种分裂导线雨凇覆冰后的交流电晕试验,结合紫外成像与拟合法对导线雨凇覆冰后的电晕特性进行了测量,建立了有限元模型并分析了导线表面电场强度以弥补雨凇电晕研究的空缺。结果表明:雨凇覆冰会降低裸导线起晕电压值约50%;导线表面的起晕电压会在最初的15 min内下降较快,之后会随着雨凇覆冰程度的增加而继续下降,但其速度逐渐饱和;相同雨凇覆冰时间内分裂子导线越多则起晕电压值越高;覆冰水电导率的大小并不会直接改变或影响雨凇覆冰表面形态,但起晕电压值却会随着覆冰水电导率的增加而持续降低。所得结论可供雨凇覆冰地区架空输电线路的设计和选型参考。     

表面水滴对交流导线电晕特性的影响

雨天条件下,输电线路导线表面形成的水滴会畸变导线周围电场,从而改变导线的电晕特性。笔者基于实验室小电晕笼,利用实验室研发的电晕损失测量系统,测量了不同水滴等级(水膜、一滴水、中等水滴、饱和水滴)下导线的电晕损失,获得了表面水滴对导线电晕起始特性的影响规律。同时,笔者针对自然界中雨水电导率的差异,研究了不同的水滴电导率对电晕放电特性的影响。结果表明:水滴的存在严重影响了导线在交流电压下的电晕损失特性,相同电压作用下,表面附着水滴的导线电晕损失比干净导线电晕损失大得多,且随着水滴等级的提高而增加;在30~680μS/cm电导率范围内,水滴电导率对交流导线电晕放电影响不明显;导线的起晕电压随导线表面水滴等级的提高依次下降,最低可降到原来的34.02%左右。     

雾水电导率对交流输电线路电晕放电量的影响

目前有关雾水电导率对导线电晕放电量的研究还很少,为了进一步了解导线电晕特性,利用紫外成像仪、局部放电检测仪、超声波雾发生装置和示波器,在电晕笼中进行了试验,通过脉冲电流法来研究不同电场强度、雾水电导率和导线表面粗糙程度对导线电晕放电量的影响,并揭示了它们对电晕放电特性的影响。研究结果表明：当导线表面饱和受潮出现水滴附着时,雾水电导率会对导线的电晕放电量产生很大的影响;在同等电场强度下,导线的电晕放电量随着雾水电导率的增加而增大;电晕放电量随着电场强度的增大而增加,但在电场强度增大到一定值后,放电量将趋于饱和;放电量与导线表面的粗糙度密切相关,导线表面越粗糙,导线的电晕放电量就越大。根据研究结果,建议在研究雾天导线电晕放电量时考虑雾水电导率的影响。     

雨凇对导线起晕电压影响规律的研究

雨凇对输电线路的安全威胁极大,形成的冰柱会使得导线表面电场发生畸变进而影响电晕起始特性,国内外针对导线电晕特性进行了大量研究,但大多采用铝管来模拟实导线,且尚未深入分析覆冰对导线起晕电压的影响规律。利用人工气候试验室完成对 LGJ-185/25钢芯铝绞线雨凇覆冰后的交流电晕试验,采用紫外成像仪及曲线拟合法对导线起晕电压进行测量并分析,并根据雨凇冰柱形态建立有限元模型进行最大场强计算。结果表明：雨凇会导致绞线起晕电压值的降低;覆冰程度的增加会使得绞线起晕电压持续下降但逐渐趋于饱和;雨凇形态不随电导率的不同而发生改变,但盐浓度的增加会使得绞线起晕电压继续下降。所得结论可为雨凇频发区的输电线路设计及选型提供依据。     

雨凇对导线起晕电压影响规律的研究

雨凇对输电线路的安全威胁极大,形成的冰柱会使得导线表面电场发生畸变进而影响电晕起始特性,国内外针对导线电晕特性进行了大量研究,但大多采用铝管来模拟实导线,且尚未深入分析覆冰对导线起晕电压的影响规律。利用人工气候试验室完成对LGJ-185/25钢芯铝绞线雨凇覆冰后的交流电晕试验,采用紫外成像仪及曲线拟合法对导线起晕电压进行测量并分析,并根据雨凇冰柱形态建立有限元模型进行最大场强计算。结果表明:雨凇会导致绞线起晕电压值的降低;覆冰程度的增加会使得绞线起晕电压持续下降但逐渐趋于饱和;雨凇形态不随电导率的不同而发生改变,但盐浓度的增加会使得绞线起晕电压继续下降。所得结论可为雨凇频发区的输电线路设计及选型提供依据。     

污秽条件下±800kV直流输电线路电晕特性

±800 kV特高压直流输电线路起晕特性是影响其线路结构和建设费用的重要因素。起晕特性与导线表面状态相关,而直流电压下导线表面更容易积污,更严重影响输电线路的电晕特性。为了深入研究特高压直流输电线路污秽电晕问题,利用电晕笼研究了导线表面分别附有不同表面密度的模拟污秽和碳粉时的起晕特性并分析了污秽对±800 kV特高压直流输电线路电晕特性的影响。结果表明:当导线表面分别附有模拟污秽和碳粉时,在实际特高压直流输电线路表面场强附近,随污秽度的增加,电晕电流的增加趋势不同。起晕电压随污秽度的增加呈负指数下降,有饱和趋势,其中碳粉污秽对负极性电晕起始电压影响最大。根据实验结论和仿真研究,初步得出了±800 kV特高压直流输电线路导线电晕起始电压与表面污秽度之间的函数关系。     

空中悬浮颗粒物对直流电晕放电影响研究现状:颗粒物覆污电极效应EI北大核心CSCD

空中悬浮颗粒物因荷电或气流等因素而沉积于导线表面,其将对直流电晕放电和高压直流输电线路电磁环境产生影响。当前我国大气污染日益严重,沙尘和灰霾天气频发,此时空中悬浮颗粒物剧增。与此同时,我国正在和计划在北方建设多项特高压直流输电工程。因此,开展空中悬浮颗粒物对直流电晕放电和高压直流输电线路电磁环境影响的研究具有重要意义。该文对输电线路和静电除尘研究领域内关于颗粒物覆污电极而影响电晕放电特性和线路电磁环境的相关文献,从实验方法、起晕特性、电晕电流和离子电流以及合成电场特性等方面进行梳理和总结。最后,指出当前对自然污秽成分分析、自然污秽导线电晕特性、人工模拟污秽实验方法,污秽导线的电磁环境特性和起晕特性等方面的研究存在的问题,并从实验和理论角度提出未来研究建议。