基于流體力學(xué)原理的懸垂絕緣子串積污特性研究.pdf

1、污閃是電力系統(tǒng)安全運行的主要危險。研究絕緣子的積污特性，能使我們確定絕緣子在各種嚴(yán)酷氣象條件下的積污狀況，并采取措施，從而有效減少污閃的發(fā)生。積污過程是污穢顆粒碰撞絕緣子表面的流體力學(xué)過程，國內(nèi)外曾用各種人工方法分析絕緣子積污特性，但都并未運用計算流體力學(xué)的原理對絕緣子的積污特性進(jìn)行分析。本文采用CFD技術(shù)實現(xiàn)懸式絕緣子積污過程中外部流場的數(shù)值模擬，并計算不同型式懸式絕緣子的污穢顆粒撞擊特性，實現(xiàn)根據(jù)氣候條件、污穢類型以及污穢程度等各種

2、影響因素對懸式絕緣子選擇的影響。
　　 本文首先分析絕緣子的積污過程，以及邊界層分離和氣流傾角對絕緣子積污的影響，并根據(jù)計算流體力學(xué)方法，利用仿真軟件Fluent，利用合適的數(shù)值模擬方法，考慮旋流流動采用RNG k-湍流模型對空氣流場進(jìn)行數(shù)值計算；通過分析絕緣子表面污穢顆粒的力學(xué)特性，采用拉格朗日坐標(biāo)系下的顆粒軌道模型跟蹤污穢顆粒運動軌跡，并考慮湍流脈動對顆粒擴(kuò)散的影響，從而得到絕緣子表面的污穢顆粒碰撞特性，在得到了絕緣子外部流

3、場的基礎(chǔ)上分析了空氣來流速度(v)、污穢顆粒直徑(dP)、氣流傾角等對絕緣子積污特性的影響。最后，本文利用國內(nèi)外對絕緣子積污的試驗研究驗證分析計算結(jié)果，并根據(jù)計算結(jié)果得出線路設(shè)計的絕緣子選擇規(guī)律。
　　 論文研究表明，絕緣子表面積污過程與布朗運動、氣流曳力、湍流擴(kuò)散、重力自沉降有關(guān)。其中弱風(fēng)環(huán)境下，表面積污主要與布朗運動和湍流擴(kuò)散相關(guān)，強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下主要與氣流曳力相關(guān)?？傮w來說，絕緣子表面積污主要與污穢顆粒粒徑和氣流風(fēng)向傾角相關(guān)，污

4、穢顆粒粒徑越大，絕緣子上表面碰撞系數(shù)越大，氣流風(fēng)向傾角越大，絕緣子下表面碰撞系數(shù)越大。風(fēng)速的增大雖然能導(dǎo)致絕緣子表面碰撞系數(shù)的增大，但影響不是很大，碰撞系數(shù)增長較緩慢。三種型式絕緣子相比較，雖然雙傘型絕緣子XWP-160流線性較好，在水平氣流下表面碰撞系數(shù)較小，但在非水平氣流下鐘罩型絕緣子由于其大盤徑且絕緣子之間比較緊湊，整體表面碰撞系數(shù)最小。
　　 由于雨水的沖刷作用，絕緣子下表面的污穢情況往往比絕緣子上表面嚴(yán)重幾倍，因此在電