基于电—热特性的绝缘子交流污闪动态模型研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:harric1234
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近年来,我国经济水平快速发展,对电网发展规划及安全稳定性都提出了新的要求,必须在加快电力建设发展的同时确保电力系统在各种地理环境、气象条件下都能安全可靠稳定运行。由于环境条件的特殊性,一些地区的电力系统建设项目成为目前国内电力技术水平发展的瓶颈。绝缘子沿面污秽放电事故是电力系统安全运行的主要威胁之一,由于污闪过程涉及光、热、电等多学科领域,污闪机理复杂,虽然国内外学者对绝缘子污闪特性已经做了大量研究,但对于真实环境条件下污秽闪络预测的研究发展较为缓慢。绝缘子在户外环境运行过程中,表面会逐渐积聚导电污秽,在空气湿润的气候条件下,表面污秽受潮溶解,湿润污层在泄漏电流焦耳热作用下被逐渐烘干,绝缘子表面电场分布由均匀变为不均匀,绝缘子电气性能下降,在一定条件下,可能会产生沿面放电电弧,甚至发生闪络。目前,国内外对绝缘子表面污秽闪络的机理尚未达成一致,对局部电弧发展过程中的一些关键环节仍存在分歧,对一些特殊环境条件下的污闪现象缺乏充分了解,为揭示绝缘子沿面放电机理还需要进行大量持续研究。污闪电路模型模拟污闪过程是研究绝缘子污秽闪络机理最有效的研究方法之一,本文在现有污闪模型研究的基础上,提出一种基于电-热特性的绝缘子交流污闪动态模型,主要工作如下:针对静态电路模型无法体现电弧发展时间特性的问题,以交流污闪静态电路模型为基础,考虑局部电弧发展过程中污层电阻及其他电路参数的时变性,通过引入电弧发展速度和电弧发展判据,建立起交流污闪动态模型。针对动态模型的电路参数计算中电弧特征参数是动态参数而非恒定不变的定值,考虑电弧特征参数受电弧燃烧环境的影响,以及随时间和环境条件变化的特性,引入电弧特征参数和电弧温度的计算公式代替静态参数,提高动态模型预测污闪电压的精确度。针对环境温度对交流污闪的影响,通过分析计算温度对绝缘子表面剩余污层电导率和交流电弧重燃的影响,得到污层电导率关于温度和盐密值的函数关系式及交流电弧重燃电压梯度值随温度变化的变化关系,修正电弧动态模型中的参数计算,使模型预测可以体现环境温度的影响。综合上述分析,利用Maple数学计算软件对局部电弧的发展进行仿真模拟计算,仿真结果与其它交流污闪模型预测结果、实验数据及理论进行对比,改进后的动态模型提供的临界闪络电压预测值在一定程度上更为精确,并且可以体现环境温度对污闪的影响。构建基于电-热特性的交流污闪电路模型模拟污闪过程有助于更深入地分析绝缘子污闪特性,对预测、预防污闪事故,指导绝缘子设计和选型均具有重要的研究价值,为进一步揭示交流污闪发展机理提供思路。
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