污秽条件下复合绝缘子表面电荷积聚动态仿真研究

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1、学校代号10532学号S150900685分类号TM216密级公开硕士学位论文污秽条件下复合绝缘子表面电荷积聚动态仿真研究学位申请人姓名袁伟培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称汪沨教授学科专业电气工程研究方向高电压与绝缘技术论文提交日期2018年4月27日学校代号：10532学号：S150900685密级：公开湖南大学硕士学位论文污秽条件下复合绝缘子表面电荷积聚动态仿真研究学位申请人姓名：袁伟导师姓名及职称：汪沨教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2018年4月27日论文答辩日期：2018年5月19日答辩委员会主席：李欣然教授Dyna

2、micSimulationofSurfaceChargeAccumulationofCompo-siteInsulatorUnderPollutedConditionbyYUANWeiB.E.(HubeiUniversityofTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorP

3、rofessorWANGFengMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分

4、内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1.保密□，在年解密后适用本授权书。2.不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I硕士学位论文摘要复合绝缘子由于其具有良好的耐污性能而被广泛应用于污秽地区的高压输电线路中，而处于大气环境中的复合绝缘子，因其长期暴露在自然环境中，大气中的污秽颗粒会沉积到绝缘子伞裙表面形成污秽层，污秽层的存在会严重影响绝缘子的绝缘性能。由于污秽条件下绝缘子表面电导率在不同气象条件下会发生改变，有可能会在其表面积聚表面电荷。由于表面电荷会改变绝缘子

5、沿面电场分布，并会参与到绝缘子污闪过程中去，因此研究污秽条件下绝缘子表面电荷积聚的相关问题对保障输电线路安全稳定运行具有重要的意义。本文以应用于污秽地区的悬式复合绝缘子FXBW4-10/70为研究对象，重点研究了污秽颗粒黏附在绝缘子伞裙表面时对表面电荷积聚的影响。首先利用有限元仿真软件COMSOL建立了污秽条件下绝缘子伞裙表面电荷动态积聚模型：运用k-ε湍流模型模拟绝缘子周围空气流场，通过求解动量守恒的N-S方程与质量守恒的连续性方程即可得到绝缘子周围空气流场分布情况；运用AC/DC模块对空间中的电场进行建模，通过求解电流守恒方程得到伞裙表面电势分布；运用粒子追踪模

6、块并结合牛顿第二定律即可模拟污秽颗粒在流场中运动轨迹；并依据电场中介质分界面衔接条件可求得污秽条件下伞裙表面电荷密度。然后利用本文所建立的模型分别在交、直流电压作用下仿真分析了不同影响因素对绝缘子伞裙表面电荷分布的影响。仿真所得出的具体结论如下：交流电压作用下，对于本文所采用的绝缘子，风速为3.3m/s时，污秽颗粒电导率、直径和浓度越大，伞裙表面积聚的电荷量越多。风速变化时，伞裙表面积聚的电荷量随风速的增大呈先增大后减小的趋势，风速由1.5m/s增大至5.4m/s时，伞裙表面积聚的电荷量随风速的增大不断增多，风速由5.4m/s增大至7.9m/s时，伞裙表面积聚的电荷

7、量随风速的增大反而减小，在风速为5.4m/s时伞裙表面积聚的电荷量最多。直流电压作用下，对于本文所采用的绝缘子，风速为3.3m/s时，污秽颗粒电导率、直径和浓度越大，伞裙表面积聚的电荷量越多。风速变化时，因污秽颗粒受单向电场力的作用更容易黏附在伞裙表面，风速由1.5m/s增大至7.9m/s时，与交流不同的是，伞裙表面积聚的电荷量随风速的增大而不断增多。关键词：污秽颗粒；复合绝缘子；表面电荷；动态积聚II污秽条件下复合绝缘子表面电荷积聚动态仿真研究AbstractCompositeinsulatorsarewidelyusedinhighvoltagetransm