沙塵暴導致輸電導線產(chǎn)生電暈的機理研究.pdf

1、高壓輸電線路系統(tǒng)作為我國電力工業(yè)的重要基礎設施,在電力能源運輸方面起到了不可或缺的作用,因此保證其安全運行至關(guān)重要。沙塵暴在我國西北地區(qū)發(fā)生的次數(shù)有增多的趨勢,而由沙塵暴導致的高壓輸電導線發(fā)生電暈放電及線路短路而引起高壓輸電網(wǎng)大面積停電事故的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,嚴重影響了電網(wǎng)的安全運行。為了減少電力系統(tǒng)由于沙塵暴導致的經(jīng)濟損失,也為我國高壓輸電系統(tǒng)安全運行提供必要的理論支持,本文建立了沙塵暴環(huán)境下的高壓輸電導線周圍電場分布的風沙電場耦合模型,

2、對沙塵暴導致輸電導線產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象的機理進行了研究。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴建立了高壓輸電導線在沙塵暴情況下的風沙氣固兩相流模型,對不同風速、不同粒徑以及不同直徑輸電導線的情況分別進行了數(shù)值模擬,得到了各種情況下的沙粒濃度分布。模擬結(jié)果表明:在輸電導線前端會出現(xiàn)沙粒堆積現(xiàn)象,隨著風速的增大,堆積沙粒的體積分數(shù)有所減??；而隨著粒徑的增大,堆積沙粒的體積分數(shù)減小。同時,輸電導線前端的沙粒會因為與輸電導線的碰撞而出現(xiàn)反彈,之后沙

3、粒跟隨空氣繼續(xù)流動,輸電導線后端會出現(xiàn)一段無沙粒區(qū)。
　　 ⑵闡述了輸電導線電場的計算方法,用有限元-鏡像法建立了沙塵環(huán)境下高壓輸電導線的沙-電耦合場模型。計算了沙塵環(huán)境情況下輸電導線周圍的電場強度的分布,并將其最大值與輸電導線的起暈電場強度值進行比較,結(jié)果表明在沙塵過境情況下輸電導線將發(fā)生電暈放電現(xiàn)象,并初步揭示了沙塵暴導致高壓輸電導線產(chǎn)生電暈放電的機理。
　　 ⑶通過多功能環(huán)境風洞實驗,使用粒子圖像測速法(PIV),

4、對不同風速、不同直徑輸電導線周圍的沙粒分布情況進行了實驗及分析。實驗結(jié)果表明:隨著風速的增大,沙床上被吹起的沙粒增多,沙粒躍起的高度增加。將實驗結(jié)果與風沙氣固兩相流的數(shù)值模擬結(jié)果進行對比,定性的證明了流場數(shù)值模擬的正確性。
　　 ⑷通過對風沙氣固兩相流及有限元電場的數(shù)值模擬和風洞實驗,初步揭示了沙塵暴情況下輸電導線產(chǎn)生電暈的機理。沙塵暴通過高壓輸電導線時,由于沙粒的存在及大氣湍流對沙粒的作用,輸電導線周圍的沙粒濃度分布不同,導致