【摘 要】
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随着特高压输电技术的发展,以输电容量大和环境友好为显著特点的GIL输电技术受到广泛关注和应用。而GIL在运行过程中面临着金属微粒污染问题,由此可能会引发绝缘闪络故障而带来不可估量的经济损失,因此有必要对自由金属微粒在GIL设备内部运动特性及其检测手段进行研究。本文建立GIL电-磁-热-流多物理耦合场数学模型以及多物理场中自由金属微粒运动数学模型,分别通过温升实验和微粒观察实验验证了GIL多物理场模
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随着特高压输电技术的发展,以输电容量大和环境友好为显著特点的GIL输电技术受到广泛关注和应用。而GIL在运行过程中面临着金属微粒污染问题,由此可能会引发绝缘闪络故障而带来不可估量的经济损失,因此有必要对自由金属微粒在GIL设备内部运动特性及其检测手段进行研究。本文建立GIL电-磁-热-流多物理耦合场数学模型以及多物理场中自由金属微粒运动数学模型,分别通过温升实验和微粒观察实验验证了GIL多物理场模型和自由金属微粒运动模型的正确性,基于仿真分析简化了外部空气域的数学模型、截断了GIL的几何模型以提高计算速度;其次结合500 kV GIL多物理场仿真,研究自由金属微粒在GIL内部的运动特性;最后建立了基于微粒碰撞外壳的声信号激发与传播数学模型,通过实验验证了模型的正确性,并研究了500 kV GIL内自由金属微粒运动时碰撞外壳所激发的声信号以及声信号的传播特性。上述研究结果表明:金属微粒在GIL内的运动,起主要作用的力为法向库仑力,且其法向运动速度存在非常明显的工频相关性;随着金属微粒直径的增大,其最大起跳高度、最大法向碰撞速度以及法向速度工频分量减小。当金属微粒与GIL外壳碰撞时,会产生脉冲形式的声压信号,其幅值与碰撞力幅值成正比;声信号从碰撞位置起始,以弹性波的形式在GIL外壳中向左右两侧传播,在GIL外壳表面激发的压力波向四周空气传播;随着金属微粒直径的增大,激发的声信号幅值随之增大;声信号在碰撞位置正下方的检测点检测效果最佳,而在轴向、径向以及角度方向,存在不同程度的指数形式衰减。
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