降雨对棒-板短空气间隙直流放电影响的仿真及试验研究.docVIP

降雨对棒―板短空气间隙直流放电影响的 仿真及试验研究 重庆大学硕士学位论文 学生姓名： 指导教师： 专 业：电气工程 学科门类：工 学 重庆大学电气工程学院 二O一一年五月 Study on Rainfall’s Influence on Positive DC Discharge of Rod-Plane Short Air Gap by Simulation Experiments A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Electrical Engineering By Supervised by Prof. Major: Electrical Engineering College of Electrical Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May, 2011重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 中文摘要  PAGE II  PAGE III 摘 要 随着我国输电线路建设的不断加快，运行电压等级的不断提高，强降雨等恶劣气象条件所致的空气绝缘强度下降问题越来越突出。目前，国内外对降雨条件下空气间隙放电特性、放电机制及其影响因素的研究并不全面，特别是降雨对短空气间隙直流放电影响的研究还鲜见报道。因此，本论文对降雨条件下棒―板短空气间隙的正极性直流放电进行了研究。 本文通过解析计算得到了均匀电场中雨滴周围的电场分布情况，并讨论了极不均匀电场的情况。然后选取棒―板空气间隙轴对称模型作为基本仿真结构，结合本文构建的雨滴模型，雨滴分布模型以及棒电极末端形成水膜、水滴及水柱模型等，系统地对降雨条件下棒―板短空气间隙正极性直流电场进行了仿真计算，得到了不同降雨条件下棒―板短空气间隙正极性直流电场的畸变程度及其对放电电压的影响。最后，本文还进行了实验室模拟降雨及现场自然降雨下的棒―板短空气间隙正极性直流放电试验，主要验证了有无降雨、降雨强度、棒电极末端是否形成水柱等对棒―板短空气间隙正极性直流击穿电压的影响。此外，还试验研究了雨水电导率以及雨水温度对棒―板短空气间隙直流击穿电压的影响。 仿真研究结果表明：雨滴对棒―板短空气间隙正极性直流电场有明显的畸变作用；雨滴表面靠近高压端处场强最大；雨滴内部为场强值接近0的均匀场，场强大小与雨滴尺寸无关；实际形状的雨滴，其尺寸越大，越靠近高压端，引起的电场畸变越严重；雨滴数目越多、大直径雨滴所占体积比越高、总雨滴的占空比越高，棒―板短空气间隙正极性直流电场畸变越严重；棒电极末端形成的水膜、水滴对空间电场的畸变作用很小；棒电极尖端形成的水柱对棒―板短空气间隙正极性直流电场的影响最大。 实验室及现场试验结果表明：暴雨时棒―板短空气间隙正极性直流击穿电压比干燥时下降明显；降雨强度与棒―板短空气间隙正极性直流击穿电压之间存在显著的负相关关系；强降雨时棒电极末端形成的水柱能够极大地降低棒―板短空气间隙正极性直流击穿电压；雨水电导率越高，棒―板空气间隙的直流击穿电压越低；此外，雨水温度对棒―板空气间隙的直流击穿电压也有一定影响。 关键词：降雨；空气间隙；雨滴；降雨强度；直流；放电特性 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 英文摘要  PAGE IV ABSTRACT With the development of electric power industry and the improvement of operating voltage level, the problem of the decrease in insulating strength of air gap due to the rainstorm is more and more serious. But up to now, there is no a comprehensive study result to report the positive DC discharge characteristic and mechanism of short air gap under rain at home and abroad. Therefore, this paper studied the discharge mechanis