直流GIL中金屬微粒對絕緣子表面電荷積聚的作用機制研究.pdf

1、氣體絕緣金屬封閉輸電線路GIL(Gas Insulated Transmission)適用于傳統(tǒng)直流架空線路受制約的區(qū)域，在未來全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設中具有廣闊的應用前景。而對于直流GIL，金屬微粒及表面電荷積聚是引起其絕緣強度劣化的主要因素，且當金屬微粒與表面電荷共同作用時，將對直流絕緣體系形成巨大的威脅。
　　本文針對直流GIL中導電微粒污染問題，研究其對絕緣子表面電荷積聚的影響:首先基于麥克斯韋方程組，對絕緣子表面電荷的積聚情況

2、進行分析，并進一步納入微粒污染以及氣體側(cè)空間離子的產(chǎn)生、復合、遷移、擴散等作用，利用多物理場仿真軟件COMSOL建立絕緣子表面電荷積聚的微觀模型，分析了直流電壓下絕緣子模型表面電荷積聚的時間效應及電壓特性，并深入探究微粒對表面電荷積聚效應的影響;另一方面，為驗證仿真分析的正確性，建立考慮金屬微粒影響的旋轉(zhuǎn)式電荷測量實驗平臺，并對應仿真分析分別針對電荷積聚的時間效應和電壓特性以及微粒尺寸和微粒附著位置對電荷積聚的影響幾個方面進行實驗研究，

3、從實驗的角度揭示表面電荷和金屬微粒對直流GIL絕緣強度的劣化作用;進一步以實體建模方式建立直流GIL中包含微粒污染的絕緣子表面電荷積聚模型，分析柱式和盆式絕緣子表面電荷的分布規(guī)律，并針對金屬微粒在GIL中“附著”與“懸浮”兩種主要存在形式，深入探究附著微粒和懸浮微粒對柱式絕緣子表面電荷積聚的影響。
　　簡化模型的仿真分析和實驗結(jié)果表明:考慮金屬微粒影響的電荷仿真模型與實驗值相吻合，驗證了仿真模型的可靠性。進一步，實體建模中金屬微粒

4、對絕緣子表面電荷積聚的影響主要表現(xiàn)為:絕緣子表面電荷積聚與絕緣子表面場強的法向分量具有一致性;附著絕緣子表面的導電微粒能引起表面電荷積聚激增，其中附著在中間部位的微粒引起的電荷激增量更為顯著，且微粒兩端積聚電荷的電性相反，并與微粒尖端所對電極極性相反;懸浮微粒對表面電荷積聚的影響較小，當懸浮微粒距絕緣子表面垂直距離超過4倍微粒直徑時，其對絕緣子表面電荷的影響可以忽略。本文研究結(jié)論有利于深化對直流GIL中沿面閃絡故障和微粒引起氣隙擊穿的機