复合绝缘子直流电场下的水滴运动及覆冰特性

覆冰在中国电力网电力线路安全性运作环节中一直是一个不容乐观的问题，其不但可以导致电力线路、塔杆的机械设备负载、坍塌，与此同时也可导致电力线路悬式绝缘子的覆冰短路故障。对于覆冰对电力网电力线路安全性的危害原理，世界各国专家学者干了很多科学研究。

输电线覆冰导致的干扰关键聚集在机械设备特点上，因此科学研究输电线覆冰原理，创建覆冰实体模型，预测分析其覆冰提高一直是关心关键。在其中，以根据水珠撞击、捕获、冻洁的三主要参数实体模型应用较为普遍。实体模型强调，输电线覆冰增长速率决策于过制冷水珠在最表层的撞击、捕获、冻洁高效率，并各自创建起了测算该3个主要参数的概念模型，测算涉及到液气二流场、热学方程式等。

为健全该实体模型，有关科学研究强调，输配电输电线表层电场强度及电弧放电会对覆冰形状、速度造成危害，务必在预估实体模型中予以考虑。而有的科学研究则从水珠在最表层的撞击指数考虑，模拟仿真测算了静电场功效对该主要参数导致的危害，结果显示，静电场会扩大输电线表层水珠撞击范畴及撞击系标值。

复合绝缘子覆冰的具体伤害取决于覆冰短路故障产生的路线断电，过去的科学研究大多数集中化在覆冰对复合绝缘子短路故障工作电压的减少特点。而输变电武器装备及系统优化与新技术应用我国重点实验室（湖南大学）的科学研究工作人员，从空气中水珠健身运动视角考虑，研究水珠在遭受复合绝缘子至撞击到复合绝缘子表层产生覆冰环节中，其遭受复合绝缘子表层直流电源场的干扰规律性。

图1  复合型绝缘层表层不一样部位的水珠撞击

图2  大中型多用途人工气候室以及自动控制系统

图3  不通电和通电标准下复合绝缘子表层湿覆冰形状

根据流体动力学及磁场基本原理，创建了水珠健身运动数学分析模型，充分考虑气旋、静电力的功效，对健身运动水珠开展了受力及数值计算方法。以复合绝缘子为试品，数据分析了其表层不一样部位水珠遭受静电力转变及造成的运动轨迹偏位水平，并得到下列结果：

• 1）覆冰环节中，随空气进到复合绝缘子A字裙的半径地区内的通电水珠会遭受持续增长的静电力功效，其造成水珠运动轨迹偏位，并趋于撞击到复合绝缘子表层电场强度比较大的部位，扩大了复合绝缘子表层不一样部位水珠捕获量的不平衡及覆冰的不均衡性。

• 2）复合绝缘子不一样部位撞击水珠遭受电场力的危害的程度不一样。在同一A字裙处，A字裙表层及A字裙边沿的水珠运动轨迹偏移率贴近，并显著超过撞击到芯轴处的水珠。不一样A字裙间，越挨近髙压端A字裙处水珠运动轨迹偏位水平越大。

• 3）复合绝缘子A字裙边沿、芯轴的水珠撞击系标值从设点向两边减少，在其中通电标准下的撞击系标值超过不通电标准，小风力小雨滴的半径下，静电场可提升撞击指数超出15%，该值随水珠的半径的增加而减少。

• 4）相对性不通电，通电干提高覆冰环境下，复合绝缘子覆冰表层更为不光滑，覆冰提高方位多种多样，小风力小雨滴的半径下的覆冰速度提升百分数超出30%。湿提高覆冰环境下，静电场对复合绝缘子覆冰速度危害较小，但易发生弯折生长发育的冰棱。