污穢環境下導線表面狀態的變化機理與套用研究

《污穢環境下導線表面狀態的變化機理與套用研究》是依託清華大學，由卞星明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：污穢環境下導線表面狀態的變化機理與套用研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：卞星明
• 項目類別：面上項目

項目摘要

超、特高壓交直流輸電線路中，導線的表面狀態對其電暈放電特性及由電暈放電引起的可聽噪聲、無線電干擾、地面合成電場、離子電流等參數具有重要影響。對於在污穢地區長期運行的輸電線路，其導線選型、安裝方式、運行壽命等因素也受到電磁環境參數的制約。目前，鮮見綜合考慮污穢物、電壓極性、電場強度、大氣條件等因素對導線表面狀態變化規律的影響研究。本課題計畫設計大氣條件，污穢物成分、濃度、顆粒度可控的人工氣候實驗室及放置在其中的小型電暈籠，靈活開展多種因素對導線表面狀態的影響試驗。本項目將通過試驗和理論計算，研究污穢條件下，電場強度、電暈放電、大氣條件等多因素對正直流、負直流、交流導線表面積污特性的影響機理，提出導線表面狀態的科學表征及量化方法。基於多種因素對導線表面狀態的影響機理，本項目將初步探索導線表面覆塗防污材料後的積污規律；進而提出污穢條件下，減少導線表面積污的有效措施。

結題摘要

超、特高壓交直流輸電線路中，導線的表面狀態對電磁環境參數具有重要影響。本課題主要研究了如下內容： 1.設計了電場、污穢物成分、濃度、積污時間可控的人工加速積污系統，開展了多種因素對交、直流導線表面狀態影響的實驗。在標稱電場作用下，通過分析顆粒物的極化特性以及多顆粒物之間的相互作用，建立了顆粒物在直流導線表面積聚的數學物理模型，揭示了顆粒物在導線表面呈現近似鏈式分布的特點以及眾多顆粒物在導線表面單點上逐漸堆積成“錐形”的自然規律。在離子流場作用下，通過分析離子流場中顆粒物的荷電特性，建立了顆粒物的運動模型，獲得了不同電暈放電強度下的直流導線表面積污形貌，揭示了電暈放電在一定程度上會抑制直流導線表面積污的自然規律。 2.通過交流電壓作用下對導線積污的理論及實驗研究，發下了導線表面顆粒之間的積聚與發熱的現象；基於顆粒極化後產生的電場，進行兩個顆粒相互之間偶極力的分析，揭示了顆粒間積聚現象產生的機理；基於顆粒極化發熱的模型，揭示了堆積顆粒之間將產生熱效應的自然規律。 3. 結合SEM與圖像處理的灰度矩陣兩種工具，建立了分析導線表面狀態的定量化手段。提出了一種快速可控的導線表面積聚顆粒物的方法，通過控制帶電細絲，對被積污導線周圍電場強度進行控制，實現顆粒物快速積聚且均勻性可控的目標，並基於此方法進行了顆粒物積聚在導線表面後的電暈效應實驗。 4. 研究了空中顆粒物在導線表面的積污特性，對比了不同條件下的積污形貌。對於不均勻塗污導線，電暈放電增強、起暈電壓降低、合成電場強度增大、在空間中不對稱；均勻的積污使空氣電離層的起始從導線表面外擴到絕緣層外表面，導致導線表面標稱場強降低，抑制了電暈放電。 5.採用塗料固載法在光滑導線表面製備相應的TiO2光自潔薄膜導線，開展了光自潔薄膜導線的積污實驗。在紫外光照射下，導線表面TiO2光自潔薄膜在一定程度上改善了導線表面的親水性，同時有利於分解有機物，提高導線的起暈電壓。