發(fā)布時(shí)間：2020-05-15 03:03

【摘要】：輸電線路污閃是危害電力系統(tǒng)安全的災(zāi)害性事故之一,而絕緣子表面沉積的污穢顆粒作為引發(fā)污閃事故的重要介質(zhì),開展其理化特征的研究具有重要意義。特別是伴隨著以小粒徑顆粒PM2.5、PM10為典型代表的霧霾天氣頻繁發(fā)生,絕緣子表面沉積顆粒的粒徑分布特性是否會(huì)因此而發(fā)生改變,并對(duì)污閃特性造成影響值得開展進(jìn)一步的研究工作。本文通過人工自然積污試驗(yàn)和在運(yùn)線路積污試驗(yàn)獲得多組絕緣子表面污穢樣本,利用掃描電子顯微鏡和激光粒度儀對(duì)其開展了微觀形貌特征和粒徑分布特征的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),絕緣子表面粘附顆粒的粒徑分布近似服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布,粒徑分布主要集中于20μm,而粒徑≤5μm或≥50μm的顆粒其分布概率較低。為了探究該粒徑分布特征的形成機(jī)理,本文結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)以及接觸力學(xué),建立了顆粒物在絕緣子表面的碰撞粘附動(dòng)力學(xué)模型,開展了顆粒物粘附過程的數(shù)值模擬研究,分析了不同因素對(duì)瓷、復(fù)合絕緣子表面粘附顆粒其粒徑分布的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在瓷絕緣子表面,相對(duì)濕度和空氣風(fēng)速對(duì)粘附顆粒的粒徑分布具有顯著影響,而電場(chǎng)類型、電場(chǎng)強(qiáng)度和氣動(dòng)外形對(duì)粘附顆粒的粒徑分布影響相對(duì)較弱,其影響主要體現(xiàn)在粘附數(shù)量上。在復(fù)合絕緣子表面,相對(duì)濕度、空氣風(fēng)速、電荷積聚對(duì)粘附顆粒的粒徑分布具有顯著影響,而電場(chǎng)類型和電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)粘附顆粒的粒徑分布影響相對(duì)較弱。由于瓷絕緣子下傘裙的楞槽結(jié)構(gòu),其上、下表面的粒徑分布特性存在明顯差異,而復(fù)合絕緣子流線型的傘裙結(jié)構(gòu),其上、下表面的粒徑分布特性存在相似性。此外,粒徑≤15μm和≥80μm的顆粒受關(guān)聯(lián)參量的影響較弱,而粒徑為20μm~80μm的顆粒極易受關(guān)聯(lián)參量的影響進(jìn)而導(dǎo)致粒徑分布結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。具體而言,相對(duì)濕度越大,絕緣子表面越容易粘附大粒徑顆粒,同時(shí)粘附數(shù)量也越多。低風(fēng)速下(v≤6m/s),顆粒的粘附數(shù)量和主要粒徑分布范圍值均隨風(fēng)速增大而呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì),而高風(fēng)速下(v≥6m/s),顆粒的粘附數(shù)量和主要粒徑分布范圍值隨風(fēng)速增大而逐漸緩慢下降,并呈現(xiàn)出飽和性。電場(chǎng)類型和電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)粘附顆粒的影響主要體現(xiàn)在粘附數(shù)量上,對(duì)粒徑分布特性無顯著影響,其分布峰值均出現(xiàn)在30μm附近。氣動(dòng)外形對(duì)粘附顆粒的影響主要由縱向截面積和下表面?zhèn)闳菇Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生,并導(dǎo)致下表面的粒徑分布特性出現(xiàn)差異。電荷積聚導(dǎo)致電場(chǎng)分布發(fā)生畸變,進(jìn)而促使大粒徑顆粒(40μm~90μm)的粘附�？傮w而言,對(duì)于霧霾天氣中具有代表性的“霾”顆粒(PM2.5和PM10),其在絕緣子表面的粘附受關(guān)聯(lián)參量的影響較弱,同時(shí)其粘附占比較少,無法對(duì)絕緣子粘附顆粒的理化特性產(chǎn)生根本性的影響。而“霧”這一高濕度條件,將有效增加絕緣子表面的積污量。
【圖文】：

分析儀對(duì)表面粘附顆粒的微觀形貌特征以及粒徑分布特征開展研究。2.1 人工自然積污試驗(yàn)本文在湖北武漢一處八米高的平臺(tái)開展絕緣子的人工自然積污試驗(yàn)，，如圖 2-1 所示。試驗(yàn)所采用的絕緣子包括瓷絕緣子（XP-70）、玻璃絕緣子（LXP-70）、復(fù)合絕緣子（FXBW4-10/70），其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 2-1 所示。試驗(yàn)平臺(tái)周圍主要為居民區(qū)，污染源主要來自于距離平臺(tái)南側(cè) 800m 的建筑工地。為更好的觀測(cè)絕緣子表面污穢顆粒的粘附情況，本文選擇在降水較少的秋冬季節(jié)開展人工自然積污試驗(yàn)。其中，試驗(yàn)絕緣子的積污時(shí)間為 2017 年 10 月 15 日至 2018 年 1 月 15 日。在積污周期內(nèi)，每月 15 日對(duì)表面的污穢顆粒附著情況進(jìn)行拍照觀察，其結(jié)果如圖 2-2 所示。圖 2-1 人工自然積污試驗(yàn)由圖 2-2 可見，玻璃絕緣子和瓷絕緣子的積污程度較為相似，且總體差別不大。在積污一個(gè)月后，?

試驗(yàn)絕緣子表面污穢積累圖
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM216

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2664368