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淋雨量对绝缘子串雨凇覆冰的影响(2)

北极星电力网技术频道    作者:王永强,李晓光   2011/3/22 11:37:47   

 关键词:  绝缘子串 覆冰 雨淞

由图1可以看出,过冷却雨滴的冻结时间与雨滴半径、风速、环境温度有关。

1)在雨滴半径与风速都不变的情况下,温度越低,过冷却水滴冻结所需的时间越短。

2)过冷却水滴颗粒的半径越大,冻结所需时间越长。

3)在雨滴半径不变的情况下,风速越大,过冷却水滴冻结所需的时间越短。

4)当环境温度小于-7 益时,雨滴的冻结时间小于0.1 s。

1.2 过冷却水滴的碰撞时间

估算2个过冷却水滴撞击同一区域的时间间隔,即第一个水滴碰撞冰面后第二个水滴到达同一地点的时间间隔。设n为单位体积气流中水滴个数,v为风速,分析可得,单位时间内碰到覆冰物体表面一个微区域内半径为a的水滴的个数为2仔a2nv。设驻子为碰撞时间[6],则有根据气象学原理,能见度表示将一定尺寸的黑板置于雾中不可见的临界距离S。距离S与雾粒截面积仔a2及n的乘积成反比。实验表明:S=1.46/(na2) (9)Best[11]提出了液态水含量w(g/m3)与降水量P(mm)的关系式:w=0.067P0.846 g/m3 (10)对于能见度与液态水的含量关系[12]为:将能见度同含水量直接联系起来的是Trabert半经验公式S= 2.6 w a (11)由式(8)、式(9)、式(10)、式(11)可得雨滴的碰撞时间间隔驻子与雨滴直径a、风速v、降雨量P的关系式为:驻子=4.23 avP0.846 (12)由式(12)可知:1)在相同的风速下,降雨量越大,2个雨滴同时撞击相同区域所需的时间越短;2)在降雨量一定的条件下,雨滴直径与碰撞时间成正比;3)风速越大,雨滴连续碰撞同一区域的时间间隔越短。

如果水滴冻结所需时间大于连续2个水滴碰撞同一微区域的时间,这种覆冰称为“湿增长过程”;如果水滴冻结所需时间小于连续2个水滴碰撞同一微区域的时间,这种覆冰称为“干增长过程”。即如果子<驻子, 则覆冰为“干增长”;如果子>驻子, 则覆冰为“湿增长”;由1.1、1.2节可知,当过冷却水滴半径大、风速大、空气温度较高、降雨量大时,覆冰类型趋向于形成雨凇;而当过冷却水滴半径较小、风速小、环境温度较低、降雨量小时,易形成为雾凇覆冰。当过冷水滴的冻结时间子与连续2个水滴碰撞同一微区域的时间间隔驻子相等或者相差不大时,或者风速、温度等剧烈变化时,此时非常容易形成介于雨凇覆冰与雾凇覆冰的混合凇覆冰。

2 实验装置及实验方法

2.1 实验装置及试品

实验研究在内径2.3 m、高4 m的人工气候室内进行,人工气候室主要由制冷系统、过冷却水制备系统、喷淋系统等组成。人工气候室最低温度可以达到-35 益依1 益,完全可以满足绝缘子人工覆冰的要求;最低气压可达300 kPa,能够模拟海拔7 000 m以下的气象环境。气候室内安装了4伊4个喷雾雾粒粒径在30 滋m的喷头。气候室内的所有气象参数可以通过传感器在室外监测。实验所采用的试品为7片串XWP2-70的绝缘子。实验采用的喷头为高压微雾化防滴漏喷嘴,喷雾颗粒的平均有效直径为30 滋m。实验过程中通过更换喷头的型号来控制喷头的喷水流量,4伊4喷头在单位时间内、单位面积的喷水量如表1所示。整个实验的温度控制在-3 益~-1.5 益之间。喷淋用的过冷却水为0 益的冰水混合物。

2.2 实验方法

首先,使用空气压缩机给喷头喷气30 min,排净喷头中残留的过冷却水,避免在降温的过程中冻住喷头而影响喷淋效果。将气候室内的温度降到-5 益后关闭喷气系统,打开喷淋设备,给绝缘子喷洒过冷却水,并控制整个人工气候室的温度在-2 益。实验从开始至结束每隔10 min通过人工气候室的观察窗观察绝缘子串的覆冰效果,并记录覆冰现象。覆冰结束后,对缘子串的覆冰现象记录并拍照,观察并记录覆冰厚度、冰凌桥接、测量冰的密度。通过更换喷头的型号改变喷淋的淋雨量,重复实验,得到实验数据。

来源:电网与清洁能源
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