论文部分内容阅读
我国西部具有丰富的水电资源,在西电东送中,输电线路不可避免穿越高海拔低气压复杂环境地区。温度、湿度、气压这些大气参数对导线起晕电压有很大的影响,国内外在此领域已展开了一定的研究,但由于试品、试验条件、研究目的及研究方法的差异,各研究者得到的结论彼此差异较大,且研究多是利用微缩模型,其结果难以直接应用于实际线路。此外,由于各种大气参数之间的关系十分复杂,较少有研究者研究多种大气参数综合作用下导线的交流电晕特性。目前还没有关于电晕起始电压大气校正的相关标准,电晕起始电压的海拔校正方法也只限于线路用的金具与绝缘子,导线起晕电压的大气校正方法还有待进一步研究。导线的表面状况(如水滴、绞线型式)对起晕电压的影响十分明显,但国内外在这方面开展的研究还很少。因此,展开低气压下输电线路导线电晕特性及影响因素的研究具有较为重要的学术意义和工程实际价值。
基于阴极表面的光电子辐射机理和有限元法,论文建立了光滑导线、分裂导线、绞线的交流起晕电压模型计算方法,并考虑温度、气压、湿度的影响;首次基于四热阻模型,建立了不同条件下导线凝露的热力学模型,使用分形理论得出了导线凝露的分布规律,用于计算不同凝露条件下的起晕电压。
论文通过改变大型多功能人工气候室的温度、气压、湿度等参数,对不同直径光滑导线、绞线及不同分裂方式的分裂导线模型进行了大量的试验研究,模型计算结果和试验结果表明:气压与绝对湿度保持一定的情况下,单纯改变气温对导线交流起晕电压的影响很小。气压每下降10 kPa,起晕电压约降低7%左右;起晕电压随绝对湿度的增加呈现缓慢上升的趋势,但达到饱和湿度时,起晕电压明显下降,并首次从试验及模型上验证了导线凝露是高湿度下导线起晕电压下降的主要因为这一假设。此外,随着绝对湿度的增加,气压对起晕电压的影响减小;气压越低,绝对湿度对起晕电压的影响越明显。导线与环境的温差越大、空气湿度越高,导线凝露就越严重,其起晕电压下降越明显。
论文提出在考虑湿度附加影响时,采用比湿代替绝对湿度进行校正较为合理,但计算结果在高湿度时与试验结果误差较大,达9.8%;首次提出使用组合参数法进行校正,该方法可将高湿度时的计算误差缩小至5%以内。另外,利用支持向量回归方法建立了起晕电压的预测模型,其预测误差低于5%。
论文根据三段式电晕试验圆筒采集的电晕电流信号,对比研究了电晕电流脉冲幅值及紫外光子数与外施电压之间的关系,提出了确定导线电晕起始电压的方法。分析了交流电晕负极性脉冲幅值与气压、绝对湿度的关系,指出气压越高,绝对湿度越低,负电晕脉冲幅值越大。
基于能量最小原理,论文建立了导线表面附有水滴时的形变模型,计算得到的不同尺寸水滴的破裂电场与试验结果吻合很好,其误差低于布雷经验公式。首次提出导线表面有水滴时其电晕发展可分为“无电晕区”、“瞬时水滴电晕区”、“稳定水滴电晕区”、“导线电晕区”四个阶段。首次提出了导线表面附有水滴时“最低稳定起晕电压”的概念及计算方法,并进行了试验验证。