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雾霾对交流稳压电源输电线路导线电晕损失有什么影响?

在临时搭建的雾霾实验室中,采用中值直径为2.5m的高岭土颗粒和硫酸铵溶液模拟了不同浓度的雾霾,并进行了电晕损失特性试验,所得到的雾霾颗粒直径、雾霾浓度与真实雾霾差异不大。


不同雾霾浓度下的电晕损失特性试验表明:随电场强度的增大,雾霾条件下输电线路的电晕损失不断增大,并符合幂函数的增长趋势;随输电线路导线周围雾霾浓度的增大,其相应的电晕损失也增大,但增加量不明显。


雾霾在影响人们交通、生活的同时,对电力系统的影响也受到电力部门及科研单位的重视。PM2.5是造成雾霾天气的“元凶”,雾霾是雾和霾两者结合的产物,主要由扬尘、有机颗粒物、无机颗粒物及气溶胶污染与微小水滴组成。


以北京地区雾霾天气为例,SO42、NO3、NH4+、Cl、Ca2+是颗粒物中最主要的水溶性离子。另外,有机碳(OC)、元素碳(EC)以及扬尘等不可溶物质也是污染的重要组成部分。


王黎明等人在雾霾罐中,采用燃烧法产生得到微粒,与超声波加湿器产生的盐雾混合得到模拟雾霾,并使用激光粉尘仪、气溶胶粒径谱仪、温湿度计、电导率仪等设备监测试验区域的颗粒物浓度、粒径分布、温湿度等参数指标,提出了雾霾环境的模拟方法与雾霾条件下的试验方法。

周羽生等人采用人工气候室自带的热雾系统配合气流粉碎系统来模拟雾霾,采用碳粉和Na2SO4模拟雾霾中的元素碳、有机碳化合物以及无机盐。试验结果表明:通过对热雾系统及粉碎物的控制,可以产生相对湿度范围在80%~90%、雾霾体积质量范围在200~600μg/m3、气溶胶粒径分布集中于0.25~2μm的多种雾霾环境。


现有文献中关于雾霾对电力系统的影响主要集中在对输变电设备外绝缘配置的影响上。


邓鹤鸣等人利用水雾、粉煤灰等模拟雾霾天气,研究了雾霾对雷电冲击击穿电压和放电路径的影响,研究表明:雾霾中放电发展是电场畸变和雾霾颗粒与粒子间共同作用影响的结果。


屠幼萍等人研究了雾霾环境下自然积污绝缘子的污秽颗粒粒径分布特性,研究表明:雾霾环境下自然积污绝缘子污秽颗粒的粒径服从对数正态分布,90%的污秽颗粒粒径<20μm;交流、直流、不带电3种情况下的污秽粒径分布存在差异。


就雾霾天气下输电线路导线电晕放电方面研究而言,主要集中在离子流场计算方面。杨帆等人分析了雾霾天气对直流输电线路离子流场的影响机理,并给出雾霾天气下离子流场控制方程及计算方法,研究表明:在雾霾天气下,地面合成场强和离子流密度的分布趋势与好天气条件下相同,但幅值增加;地面合成场强的幅值随着污染程度的增加而增大。


然而,在目前雾霾天气下对输电线路导线电晕的实测研究相对缺乏,本文的研究结果将为雾霾环境下输电线路电磁环境的设计提供参考。


雾霾对交流稳压电源输电线路导线电晕损失有什么影响?

图1  试品截面尺寸图


雾霾对交流稳压电源输电线路导线电晕损失有什么影响?

图2  不同雾霾浓度下的试品电晕特性试验原理接线图


雾霾对交流稳压电源输电线路导线电晕损失有什么影响?

图3  人工模拟雾霾颗粒扫描电镜图(放大4300倍)


雾霾对交流稳压电源输电线路导线电晕损失有什么影响?

图4  激光实时检测仪测量雾霾浓度1时的读数


总结

本文在临时搭建的雾霾实验室中采用中值直径为2.5μm的高岭土粉末和(NH4)2SO4溶液人工模拟了不同浓度的雾霾,并进行了电晕损失特性试验。本文采用人工模拟方法得到的雾霾颗粒直径和雾霾浓度与真实雾霾差异不大。


不同雾霾浓度下的电晕损失特性试验表明:与其他恶劣天气条件下的电晕损失特性相类似的情况是,随电场强度的增大,雾霾条件下输电线路电晕损失也不断增大,并符合幂函数的增长趋势。此外,随输电线路导线周围雾霾浓度的增大,其相应的电晕损失也增大,但增加量不明显。


后续将对实际输电线路常用分裂导线进行研究,得出雾霾浓度、导线参数等对电晕损失影响的经验公式,为输电线路电磁环境的设计提供直接参考。

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