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悬式瓷绝缘子覆冰机理及影响因素研究

作　者: 李晓光
导　师: 王永强
学　校: 华北电力大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 电气设备覆冰热力学方程数值模拟覆冰强度
分类号: TM216
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

覆冰是气流中过冷却水滴在风速,电场力,自身重力的作用下与绝缘子串碰撞及其冻结的流体力学和热力学过程,而过冷却水滴最终在绝缘子串上的冻结覆冰主要是热力学过程,因此从覆冰过程中的热力学特性角度来分析计算过冷却水滴在绝缘子串上的冻结特性,可实现合理预测绝缘子串覆冰特性的目的。本文利用全绝缘型人工气候室模拟了风速,环境温度,降雨量和泄漏电流等不同变量对绝缘子串覆冰过程影响。依据热力学的基本原理建立了数值模拟模型,计算和分析不同风速,环境温度,降雨量和泄漏电流条件下绝缘子串的覆冰特性,具有重要的学术意义和工程应用价值。本文的主要工作和结论如下:提出了基于全绝缘型人工气候室覆冰的设计方案,成功的搭建了进行人工覆冰的试验平台。论证了该试验装置方案的优越性,并据此设计了具体的试验方法及主要参数的测量方法。依据传热学的基本原理:分析了过冷却雨滴的冻结及其热传递过程并建立了热力学方程,分析了过冷却水滴的冻结时间与环境温度、风速、雨滴直径的关系,讨论了雨滴碰撞时间与雨滴冻结时间的关系,从理论上区分了干覆冰、湿覆冰之间的关系;分析了带电情况下绝缘子串覆冰的热平衡及热传递过程,建立了计算覆冰强度、冻结系数的热力学方程,提出了绝缘子串覆冰时的覆冰强度和冻结系数的公式,分别讨论了干、湿覆冰过程中风速、环境温度、液态水含量和泄漏电流对绝缘子串覆冰强度、冻结系数的影响。在全绝缘型人工气候室内,通过控制各种模拟的自然环境参量,实现对绝缘子串的覆冰模拟,从试验的角度分析了液态水含量或降雨量,环境温度对绝缘子串上表面覆冰量及冰密的影响。将试验所的结果与仿真结果进行了对比,从试验的角度探讨了液态水含量或降雨量,环境温度对绝缘子串覆冰量的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题研究的重要性及意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 课题研究的主要内容  11-13
第2章试验装置及方法  13-22
  2.1 试品  13-14
  2.2 试验装置  14-18
  2.3 试验方法  18-19
    2.3.1 绝缘子串覆冰的染污试验方法  18-19
    2.3.2 绝缘子串覆冰方法  19
  2.4 特征参数及其测量方法  19-21
    2.4.1 覆冰绝缘子串的特征参数  19
    2.4.2 主要特征参数的测量  19-21
  2.5 小结  21-22
第3章基于热力学的绝缘子串覆冰量的估计  22-52
  3.1 绝缘子串表面过冷却水滴冻结及其热传递过程  22-30
    3.1.1 绝缘子串表面过冷却水滴冻结的传热过程  23-24
    3.1.2 过冷却水滴在绝缘子串表面的冻结时间  24-28
    3.1.3 过冷却水滴的碰撞时间  28-30
  3.2 绝缘子串覆冰的热平衡分析及覆冰量计算  30-50
    3.2.1 绝缘子串上表面覆冰的重量  32-39
    3.2.2 绝缘子串伞裙边缘冰凌覆冰的重量  39-43
    3.2.3 绝缘子串覆冰的干增长过程  43-44
    3.2.4 绝缘子串覆冰的湿增长过程  44-45
    3.2.5 风速、液态水含量、环境温度、泄漏电流对绝缘子串覆冰的影响  45-50
  3.3 小结  50-52
第4章绝缘子串覆冰机理的试验研究  52-57
  4.1 液态水含量（或降水量）对绝缘子串覆冰的影响  52-54
  4.2 环境温度对绝缘子串覆冰的影响  54-56
  4.3 小结  56-57
第5章结论与展望  57-59
  5.1 本文取得的主要研究成果和结论  57-58
  5.2 需要进一步研究的问题  58-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62-63
致谢  63-64
详细摘要  64-72

悬式瓷绝缘子覆冰机理及影响因素研究

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