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淋雨量对绝缘子串雨凇覆冰的影响(1)

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

淋雨量对绝缘子串雨凇覆冰的影响

王永强,李晓光

(华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003)

摘要:计算了在不同条件下过冷却雨滴的冻结时间子及不同淋雨量下过冷却水滴碰撞同一区域的时间间隔驻子。在人工气候室内模拟了不同喷水量对绝缘子串覆冰的影响。在温度、雨滴直径、覆冰水电导率、风速等参数不变的情况下,通过控制喷头的喷水量达到模拟自然环境中不同降雨强度下绝缘子串覆冰的目的。通过计算及观察实验现象和分析实验结果知:如果子<驻子,则覆冰为“干增长”;如果子>驻子, 则覆冰为“湿增长”;在相同的覆冰时间内,当淋雨量为20 mm/h时,绝缘子串覆冰为干增长;当淋雨量为40 mm/h时,绝缘子片间及伞裙间有大量冰凌桥接;当淋雨量为86.4 mm/h时,绝缘子串上覆冰柔软,在整个覆冰过程中一直有均匀水膜的存在,冰凌较少且短。

关键词:绝缘子串;覆冰;淋雨量;雨淞

线路绝缘子串覆冰会导致闪络,严重危害电力系统安全运行,自1954年我国首次记录到输电线路覆冰事故至今,覆冰事故不断发生,造成了巨大的经济损失[1-3]。2008年初我国南方大部分地区遭受的持续大面积冰冻雨雪天气是造成此次输电线路覆冰的主要原因,引起部分地区大面积停电,对我国经济和人民生活带来很大影响。目前对绝缘子串覆冰的研究主要集中在冰闪特性及其规律上,对雨滴大小、降雨量等自然环境因素对绝缘子串覆冰的影响研究较少[4-5]。

1 雨凇的形成

雨凇是在低地过冷却雨或毛毛雨降落在低于冻结温度的物体上形成。形成雨凇时的典型天气是微寒(0 益耀3 益)且有雨,风力强,雾滴大,多在冷空气与暖空气交锋,而且暖空气势力较强的情况下才会发生。在雨凇覆冰情况下,粘结到绝缘子或其他物体上的水滴完全冻结之前,过冷却水滴的碰撞是连续不断发生的,覆冰是连续增长的。雨凇覆冰形成过程中,冰面温度为0 益,从而使覆冰表面完全由一层薄薄的水膜覆盖。雨凇在理论上是透明的清澈的冰,密度在理论上接近纯冰的密度,即0.913 g/cm3。在工程实际中常将密度大于0.9 g/cm3的冰称为雨凇[6-7]。1.1 雨滴冻结时间的计算假设水滴的质量为m(单位g),水滴过冷却到周围环境中空气的温度为Ta(单位益),碰撞到覆冰物体表面并立即开始冻结。水滴为了冻结必须完全释放出潜热Lf(单位J/kg)。为便于估算过冷却水滴的冻结时间,先假设潜热的释放仅有以下3个过程[8-10]。

1)与接触物体表面的热传导热损失Q1。单个过冷却水滴在冰面上冻结时的热传导可以看作过冷却水滴在“半无限大物体”上的冻结。则在[0,子]时间间隔内,流过面积A的总热量为:

关于水滴撞击物体表面积的接触面积A,在这种情况下可假设水滴碰撞表面时扩散面积不超过仔a2的2倍,即水滴碰撞时的接触面积[6]A=2仔a2由(7)式可以计算出冻结时间子。图1给出了过冷却水滴半径分别为10 滋m、15 滋m、30 滋m,风速分别为5 m/s、10m/s、20 m/s时,过冷却水滴在冰面上的冻结时间子。

来源:电网与清洁能源
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