[发明专利]一种流场环境下绝缘子带电积污分布的获取方法

说明书

本发明公开了一种流场环境下绝缘子带电积污分布的获取方法，包括如下步骤：S1、绘制绝缘子的三维立体图，建立绝缘子及有限空气区域的仿真模型，采集真实绝缘子及实际环境的材料数据，并进行材料参数设置；S2、添加流场和电场，并设置流场和电场的基本参数；S3、在仿真模型的流场中添加流体流动粒子追踪模块；S4、根据电场强度计算颗粒荷电量，并设置流体流动粒子的电荷量，建立颗粒荷电量与电场的关系；S5、建立流场和电场的耦合关系；S6、得到绝缘子在气流与电场作用下的积污分布图；本发明解决了现有技术存在的现场绝缘子积污数据获取困难，以及现有数值方法无法多物理场耦合的缺点。

技术领域

本发明属于绝缘子技术领域，具体涉及一种流场环境下绝缘子带电积污分布的获取方法。

背景技术

随着我国工业水平的不断发展，大气污染的日益严重，电力系统外绝缘污秽问题也愈发严峻。输电线路上运行的绝缘子串发生污闪会造成线路故障，甚至较长时间的停电，对电力系统的安全运行、工农业生产及人们的日常生活造成危害。虽然采取了不同程度的防污闪措施，但是绝缘子污闪事故仍时有发生。

获取绝缘子运行现场的积污分布数据需要停电并拆卸绝缘子，实施较为困难；人工积污试验通过模拟绝缘子的实际积污情况开展相关的试验，能够很好的反映绝缘子的积污情况，但由于试验测量的分散性需要开展大量的试验，不仅对试验设备和样品的要求高，而且会耗费大量的人力与时间。通过数值方法获得绝缘子表面积污分布的方法简单快捷，对试验设备要求低，因此数值模拟方法是获取绝缘子积污分布的重要手段之一。

由于输电线路周围电场强度极高，并伴随有局部电晕现象，会使空气中的污秽颗粒发生电场荷电，此时污秽颗粒带有一定量的电荷，其所受电场力不再远远小于气流曳力，不能忽略。但目前国内外绝缘子积污模拟的数值方法只是对单电场或者单流场作用下的污秽颗粒进行模拟仿真，对流场和电场共同作用下的污秽颗粒沉积不能准确模拟。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提出一种流场环境下绝缘子带电积污分布的获取方法，通过数值计算获得流场与电场共同作用下的绝缘子积污分布图，指导输电线路外绝缘的防污工作，对输电线路外绝缘的优化设计和电力系统的安全运行具有重要的理论和工程实际意义，解决了现有技术存在的现场绝缘子积污数据获取困难，以及现有数值方法无法多物理场耦合的缺点。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种流场环境下绝缘子带电积污分布的获取方法，包括如下步骤：

S1：绘制绝缘子的三维立体图，根据其建立绝缘子及有限空气区域的仿真模型，采集真实绝缘子及实际环境的材料数据，并根据其对仿真模型的绝缘子进行材料参数设置；

S2：在仿真模型的有限空气区域中添加流场和电场，采集实际模拟环境数据，并根据其设置流场和电场的基本参数；

S3：在仿真模型的流场中添加流体流动粒子追踪模块，设置粒子属性，使流体流动粒子与未荷电污秽颗粒的重力及滑移效果保持一致；

S4：根据电场强度计算颗粒荷电量，并根据计算结果设置流体流动粒子的电荷量，建立颗粒荷电量与电场的关系，使流体流动粒子携带电荷，并将其作为荷电污秽颗粒；

S5：根据流体流动粒子即荷电污秽颗粒受到的气流曳力和电场力，建立流场和电场的耦合关系；

S6：对仿真模型进行自动网格划分，并进行分析计算及结果处理，得到绝缘子在气流与电场作用下的积污分布图。

进一步地，步骤S1中，设置绝缘子材料参数的方法具体为：

根据绝缘子材料对周围电场环境的影响，对仿真模型绝缘子的基本属性参数与电磁模型参数进行设置。

进一步地，步骤S2中，添加流场并设置其基本参数的方法具体为：