直流GIL中金屬微粒對(duì)絕緣子表面電荷積聚的作用機(jī)制研究.pdf

1、氣體絕緣金屬封閉輸電線路GIL(Gas Insulated Transmission)適用于傳統(tǒng)直流架空線路受制約的區(qū)域，在未來全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。而對(duì)于直流GIL，金屬微粒及表面電荷積聚是引起其絕緣強(qiáng)度劣化的主要因素，且當(dāng)金屬微粒與表面電荷共同作用時(shí)，將對(duì)直流絕緣體系形成巨大的威脅。
　　本文針對(duì)直流GIL中導(dǎo)電微粒污染問題，研究其對(duì)絕緣子表面電荷積聚的影響:首先基于麥克斯韋方程組，對(duì)絕緣子表面電荷的積聚情況

2、進(jìn)行分析，并進(jìn)一步納入微粒污染以及氣體側(cè)空間離子的產(chǎn)生、復(fù)合、遷移、擴(kuò)散等作用，利用多物理場仿真軟件COMSOL建立絕緣子表面電荷積聚的微觀模型，分析了直流電壓下絕緣子模型表面電荷積聚的時(shí)間效應(yīng)及電壓特性，并深入探究微粒對(duì)表面電荷積聚效應(yīng)的影響;另一方面，為驗(yàn)證仿真分析的正確性，建立考慮金屬微粒影響的旋轉(zhuǎn)式電荷測量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)應(yīng)仿真分析分別針對(duì)電荷積聚的時(shí)間效應(yīng)和電壓特性以及微粒尺寸和微粒附著位置對(duì)電荷積聚的影響幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，

3、從實(shí)驗(yàn)的角度揭示表面電荷和金屬微粒對(duì)直流GIL絕緣強(qiáng)度的劣化作用;進(jìn)一步以實(shí)體建模方式建立直流GIL中包含微粒污染的絕緣子表面電荷積聚模型，分析柱式和盆式絕緣子表面電荷的分布規(guī)律，并針對(duì)金屬微粒在GIL中“附著”與“懸浮”兩種主要存在形式，深入探究附著微粒和懸浮微粒對(duì)柱式絕緣子表面電荷積聚的影響。
　　簡化模型的仿真分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:考慮金屬微粒影響的電荷仿真模型與實(shí)驗(yàn)值相吻合，驗(yàn)證了仿真模型的可靠性。進(jìn)一步，實(shí)體建模中金屬微粒

4、對(duì)絕緣子表面電荷積聚的影響主要表現(xiàn)為:絕緣子表面電荷積聚與絕緣子表面場強(qiáng)的法向分量具有一致性;附著絕緣子表面的導(dǎo)電微粒能引起表面電荷積聚激增，其中附著在中間部位的微粒引起的電荷激增量更為顯著，且微粒兩端積聚電荷的電性相反，并與微粒尖端所對(duì)電極極性相反;懸浮微粒對(duì)表面電荷積聚的影響較小，當(dāng)懸浮微粒距絕緣子表面垂直距離超過4倍微粒直徑時(shí)，其對(duì)絕緣子表面電荷的影響可以忽略。本文研究結(jié)論有利于深化對(duì)直流GIL中沿面閃絡(luò)故障和微粒引起氣隙擊穿的機(jī)