书书书
华 南 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)
第 卷 第 期
JournalofSouthChinaUniversityofTechnology
Vol.No.
年 月
(NaturalScienceEdition)
April
文章编号:()
收稿日期:
*
基金项目:国家“”计划项目()
作者简介:李恒真(),男,博士,广东电网公司佛山供电局工程师,主要从事电力设备外绝缘及在线监测研究:
污秽颗粒在绝缘表面吸附前的受力和运动分析
*
李恒真姚思海杨昆升杨颖刘刚李立浧
(华南理工大学 电力学院,广东 广州 )
摘要:为深入研究电力外绝缘积污规律,分析了大气污秽颗粒在绝缘表面的沉降过程,
建立了污秽颗粒、空气流场简化模型;使用流体力学分析方法,分析了污秽颗粒在空气中
和边界层的受力和运动过程,建立了污秽颗粒在绝缘表面吸附前的运动分析模型,并对该模
型的计算结果进行了探讨研究表明:在大气污秽颗粒较大的地区,绝缘子上表面积污速率
明显偏大;而在大气污秽颗粒较小的地区以及风力较大的地区,绝缘子下表面积污速率明显
偏大;控制粒径在
μ
以下的大气污染颗粒的浓度,可以有效降低绝缘子的表面污秽度
关键词:污秽颗粒;沉降;吸附;空气流场;边界层;受力分析;运动分析
中图分类号: :
近年来,污闪事故危害严重,防污工作成为保障
电网安全运行的重中之重
[]
若要从根本上预防
污闪事故,就必须研究绝缘子的积污规律,以便及时
掌控污秽度,指导电力外绝缘设计和运行维护
[]
绝缘子污秽度受到大气污染情况(污秽,浓度,
颗粒度,化学成分等
[]
)等众多因素的影响,难以
建立解析模型,目前主要采用现场试验统计污秽度
的方法来研究积污规律
[]
关于污秽颗粒在风场中的受力和运动研究,传
统的研究方法是采用等值盐密法测量绝缘子
[]
,国
内曾用局部电导率法研究了不同类型绝缘子的积污
状况随时间的变化规律以及积污在绝缘子表面的分
布状况
[]
国外有学者通过绝缘子外部绕流流场的
计算进行简化来分析绝缘子表面的污秽沉积
[]
,但
均未对绝缘子的积污特性运用计算流体力学的原理
进行分析文献[]中利用流体力学计算方法,建
立了求解线路绝缘子外部三维两相粘性不可压缩湍
流流场的基本控制方程组在得到绝缘子外部流场
的基础上,分析了颗粒在绝缘子附近流场中的运动
情况,初步研究了绝缘子外部流场对积污规律的影
响
文中建立了大气和绝缘子附近空气流场的解析
模型,分析了颗粒在边界层中的受力和运动情况,总
结了风速、颗粒粒径等因素对积污的影响
模型的建立
颗粒沉降过程分析
当风吹过绝缘表面时,可将流经该表面的空气
看作多层其中最靠近表面的第一层空气受表面摩
擦力的影响,流速很低,几乎为零;第二层受第一层
摩擦的影响,流速比第一层稍有增大,以后每一层流
速都稍有增大在距表面一定距离后,风速逐渐恢
复上述临近表面速度小于风速的空气层称为边界
层因为边界层的存在,颗粒在绝缘表面吸附前的运
动分为在空气中和在边界层的沉降两个过程
颗粒和空气模型的建立
颗粒形状复杂,难以用数学方法描述为方便研究,
将颗粒简化为刚性球体,运动过程中形状保持不变
绝缘子表面颗粒度分析显示,的污秽颗粒粒
径小于
μ
,因此仅需研究粒径范围在
μ
的颗粒
大气总悬浮颗粒物()的分散性高,且浓度
通常小于
,其体积分数远小于
[]