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特高压输电具有输送容量大、送电距离长、线路损耗低等优点被电力系统采用。空气作为特高压输电工程中主要的外绝缘介质,其绝缘距离将直接影响电力系统的安全稳定。科学地选择绝缘水平,合理地确定空气间隙,是优化设计特高压输电绝缘的关键问题和现实需求。目前的输变电工程设计中主要采用试验的方法确定绝缘间隙,会耗费大量的人力物力,试验条件可控性较差且难以模拟复杂的环境条件。通过数值仿真建模,获得了长空气间隙的放电特性,研究有望为设备间隙和输变电工程外绝缘间隙的精细化设计提供参考。
我国输电线路沿途地形复杂多样,气候环境多变。研究表明,气压和湿度会对放电产生较大的影响。由于绝缘距离要求,人工气候室很难进行比较长的间隙放电试验;通过在高海拔地区开展放电试验难以模拟所有的运行环境。基于此,本文拟借助MATLAB和COMSOL软件,建立正极性长空气间隙放电发展模型,对不同间隙距离、不同气压和不同湿度环境下的放电过程进行数值仿真,探寻气压、湿度对正极性长间隙放电特性的影响规律。研究成果有望为正极性长间隙放电机理研究、外绝缘设计等提供一定的理论支撑。
首先,基于现有的长间隙放电模型,结合前人通过试验得到的关于流注区域电场强度随气压、湿度变化关系,修正了仿真中流注区域的电场强度设定值,获得了考虑气压、湿度的正极性长间隙仿真模型。
利用建立的数值仿真模型,研究了气压对不同长度正极性长间隙放电过程的影响。研究表明:在相同的湿度条件下,气压越低,流注稳态发展所需的电场强度越低,流注区域的长度越长,流注、先导的发展速度越大,间隙击穿所用的时间越短,且这种规律在间隙较短时更加明显。气压越低,间隙击穿所需的电压也越低。
同时,对3米、5米、7米、10米间隙在相对湿度为10%、30%、50%、70%、90%条件下的放电过程进行仿真,得到包括整个放电过程的三维结构示意图、流注长度、放电过程中流注头部和先导头部位置的变化等放电过程的参数。结果表明,放电过程中,流注长度呈先变短后变长的规律,间隙长度越长,流注长度的最大值和最小值相差越大。大气压下,湿度越低,放电过程中流注稳定存在的长度越长。通过放电过程中流注头部和先导头部位置的变化曲线看出,湿度越高,流注和先导发展的速度越慢;湿度越低,流注和先导发展速度越快,间隙击穿所用的时间也越短。而间隙的击穿电压随着湿度的升高在变大。
我国输电线路沿途地形复杂多样,气候环境多变。研究表明,气压和湿度会对放电产生较大的影响。由于绝缘距离要求,人工气候室很难进行比较长的间隙放电试验;通过在高海拔地区开展放电试验难以模拟所有的运行环境。基于此,本文拟借助MATLAB和COMSOL软件,建立正极性长空气间隙放电发展模型,对不同间隙距离、不同气压和不同湿度环境下的放电过程进行数值仿真,探寻气压、湿度对正极性长间隙放电特性的影响规律。研究成果有望为正极性长间隙放电机理研究、外绝缘设计等提供一定的理论支撑。
首先,基于现有的长间隙放电模型,结合前人通过试验得到的关于流注区域电场强度随气压、湿度变化关系,修正了仿真中流注区域的电场强度设定值,获得了考虑气压、湿度的正极性长间隙仿真模型。
利用建立的数值仿真模型,研究了气压对不同长度正极性长间隙放电过程的影响。研究表明:在相同的湿度条件下,气压越低,流注稳态发展所需的电场强度越低,流注区域的长度越长,流注、先导的发展速度越大,间隙击穿所用的时间越短,且这种规律在间隙较短时更加明显。气压越低,间隙击穿所需的电压也越低。
同时,对3米、5米、7米、10米间隙在相对湿度为10%、30%、50%、70%、90%条件下的放电过程进行仿真,得到包括整个放电过程的三维结构示意图、流注长度、放电过程中流注头部和先导头部位置的变化等放电过程的参数。结果表明,放电过程中,流注长度呈先变短后变长的规律,间隙长度越长,流注长度的最大值和最小值相差越大。大气压下,湿度越低,放电过程中流注稳定存在的长度越长。通过放电过程中流注头部和先导头部位置的变化曲线看出,湿度越高,流注和先导发展的速度越慢;湿度越低,流注和先导发展速度越快,间隙击穿所用的时间也越短。而间隙的击穿电压随着湿度的升高在变大。