大氣顆粒物對(duì)高壓直流導(dǎo)線(xiàn)離子流場(chǎng)影響及應(yīng)用研究.pdf

1、電暈放電引起的離子流場(chǎng)是反映特高壓直流輸電線(xiàn)路電磁環(huán)境的重要參數(shù)，它與離子流密度、無(wú)線(xiàn)電干擾、可聽(tīng)噪聲等物理量共同決定著輸電導(dǎo)線(xiàn)的類(lèi)型、對(duì)地高度、極間距、分裂間距與走廊寬度等線(xiàn)路設(shè)計(jì)指標(biāo)。我國(guó)北方地區(qū)的特定季節(jié)出現(xiàn)了灰霾天氣?；姻仓械拇髿忸w粒物將因特高壓直流輸電線(xiàn)路的電暈放電而發(fā)生荷電，進(jìn)而對(duì)輸電線(xiàn)路離子流場(chǎng)和離子流密度產(chǎn)生影響。本文通過(guò)顆粒物存在時(shí)離子流場(chǎng)的建模計(jì)算，以及對(duì)直流導(dǎo)線(xiàn)離子流場(chǎng)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，研究了大氣顆粒物的質(zhì)量濃度、粒徑、

2、介電常數(shù)等物理量對(duì)離子流場(chǎng)的影響機(jī)理和規(guī)律。
　　首先，研究了電暈放電產(chǎn)生的空間電荷對(duì)地面離子流場(chǎng)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響，以及直流電場(chǎng)儀探頭對(duì)其周?chē)x子流場(chǎng)的畸變規(guī)律。通過(guò)計(jì)算和測(cè)量獲得了平行電極間離子流場(chǎng)、離子流密度、空間電荷密度的分布規(guī)律，得到了空間電荷對(duì)直流電場(chǎng)儀測(cè)量準(zhǔn)確性的影響程度。提出了圓柱坐標(biāo)系內(nèi)離子流場(chǎng)的通量有限元方法，計(jì)算了離子流場(chǎng)在直流電場(chǎng)儀表面的分布，定量分析了直流電場(chǎng)儀對(duì)離子流場(chǎng)的畸變規(guī)律，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。提出

3、了一種與電場(chǎng)儀配合使用的附加電極的設(shè)計(jì)方案，可明顯抑制電場(chǎng)儀周?chē)x子流場(chǎng)的畸變。通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量驗(yàn)證了附加電極的有效性。
　　其次，分別提出了在平板電極和圓柱電極內(nèi)的直流離子流場(chǎng)中測(cè)量大氣離子遷移率的兩種方法，并將所提方法應(yīng)用于含顆粒物空氣的等效離子遷移率的測(cè)量研究。建立了室內(nèi)封閉實(shí)驗(yàn)室，在其中搭建平板電極的電暈放電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，定量研究了燃香煙塵顆粒的質(zhì)量濃度改變時(shí)，空氣與燃香煙塵顆粒所組成的混合體系的等效遷移率的變化規(guī)律。<

4、br>　　再次，提出了計(jì)算離子流場(chǎng)的上流邊界元方法，用來(lái)精確計(jì)算場(chǎng)域邊界或電極表面的電場(chǎng)強(qiáng)度。使用邊界單元和上流單元分別求解Poisson方程和電流連續(xù)性方程，迭代計(jì)算離子流場(chǎng)大小和空間電荷密度。通過(guò)離子流場(chǎng)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)所提計(jì)算方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。
　　最后，在離子流場(chǎng)的上流邊界元算法中計(jì)入顆粒物的場(chǎng)致荷電和擴(kuò)散荷電效應(yīng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算獲得了大氣顆粒物的質(zhì)量濃度、粒徑、介電常數(shù)對(duì)高壓直流導(dǎo)線(xiàn)離子流場(chǎng)的影響機(jī)理和規(guī)律。在室內(nèi)封閉實(shí)