[发明专利]模拟输电线路电场下植被燃烧颗粒物荷电量的测量方法

说明书

本发明属于输电线路安全分析技术领域，公开了一种模拟输电线路电场下植被燃烧颗粒物荷电量的测量方法，选取典型植被材料，上方布置模拟导线电极并施加电压，收集并测量植被燃烧颗粒物的荷电量和质量，并通过不同孔径的筛板得到不同粒径颗粒的荷质比，可获得植被燃烧颗粒的总体荷电特性。本发明采用不同的绝缘筛板刷选颗粒，利用多次测量处理得到不同粒径范围的颗粒荷电特性，更有利于分析植被燃烧的荷电颗粒物在输电线路对地间隙中的电场畸变特性；本发明可较好的模拟山火条件下植被燃烧情况，并采用统一典型植被质量和布置方式，避免了其它点燃方式带来的燃烧不确定性或引入新的物质，保证了试验条件的等效性和可重复性。

技术领域

本发明属于输电线路安全分析技术领域，尤其涉及一种模拟输电线路电场下植被燃烧颗粒物荷电量的测量方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

随着电网迅速发展，输电线路走廊日益紧张，输电通道不可避免的经过植被茂盛的高森林火险地区，山火可能导致输电线路相地和相间绝缘强度下降而发生跳闸事故。据统计，近年来我国电网因山火跳闸事故达数百起，仅2014年春季，国家电网220kV以上线路受山火影响有47条次紧急停运、17条次降压运行、213条次退出重合闸，严重影响了电网的安全稳定运行，造成了巨大经济损失。在线路电场作用下火焰中的颗粒物和灰烬受火焰中离子影响而荷电，并在气流、电场力等作用下进入输电线路下方间隙并形成颗粒链，使空间电场畸变并发生局部放电，进一步造成整个间隙击穿。现有研究表明荷电颗粒链畸变电场并产生触发放电是导致整个间隙击穿的关键，颗粒荷电后的畸变电场作用大大加强，因此研究植被燃烧颗粒的荷电量特性对于山火条件下间隙的放电机理有重要意义。

现有的颗粒荷电的研究主要有碳氢化合物燃烧的碳烟颗粒荷电、工业粉尘荷电和风沙中沙尘荷电等。采用沉积试验和法拉第笼测试等方法测量颗粒携带的电荷量。但上述颗粒与植被燃烧颗粒有较大差异，这些颗粒尺寸小且较为均匀，特别是碳烟颗粒尺寸很小。而典型输电线路附近植被火焰，如杉树枝叶、桉树枝叶、茅草等，燃烧除了细小碳烟颗粒外还有较大尺寸灰烬颗粒，采用上述方法难以区分不同颗粒大小范围的颗粒，不能有效获得不同植被颗粒的荷电特性。为此，本发明提出了一种模拟输电线路电场下植被燃烧颗粒物荷电量的测量方法。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有颗粒荷电的相关技术中对对电场影响下火焰碳烟颗粒浓度变化进行分析，但这类研究在密闭燃烧器或密闭除尘空间进行，燃烧颗粒与除尘颗粒粒径很小且较为均匀。而植被火焰由于枝叶燃烧不同，且存在燃烧随机不充分等问题，颗粒范围变化较大，如采用上述技术，不能有效获得不同粒径颗粒的荷电特性，难以有效分析颗粒触发放电特性，本专利可以有效区分不同粒径范围的颗粒荷电特性。现有技术中，难以区分不同颗粒大小范围的颗粒，不能有效获得不同植被颗粒的荷电特性。

(2)现有模拟山火引起输电线路间隙放电的试验研究平台，多为研究间隙的放电电压和泄漏电流，而缺乏对颗粒荷电量的测量试验。多数研究仅通过仿真模拟，缺乏试验验证。

(3)对于类似的沙尘颗粒荷电和静电除尘颗粒情况，对于沙尘颗粒荷电是由于沙尘之间碰撞造成，与本试验对应的施加不同电压形式的高压电极有本质区别。静电除尘是通过电极尖端放电产生电荷，在电荷向异性极板运动过程中吸附在灰尘颗粒上，其颗粒荷电收集不适用于输电线路下方的山火情况。而本专利针对的是植被火焰体等离子体中运动的灰烬颗粒荷电，两者的荷电有本质区别，本专利设置的模拟导线电极可以有效模拟输电线路产生的电场情况，模拟颗粒在火焰体和模拟导线电极产生电场共同作用下的荷电，并能有效收集不同高度颗粒荷电的情况。

解决上述技术问题的难度和意义：

由于不同植被燃烧产生的颗粒物有一定差异，首先要确定不同植被燃烧颗粒尺寸形状的统计规律，如某个颗粒粒径范围存在颗粒数峰值，根据统计规律划分不同植被燃烧产生颗粒物的颗粒粒径范围，设置对应的筛板尺寸，这样才能更有效的进行颗粒荷电特性研究。这也是现有技术不能克服的难度。