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平板电极下微米级粉尘弥散浓度探测方法与时空演化特性分析

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admin 发表于 2024-12-14 03:40 | 查看全部 阅读模式

文档名:平板电极下微米级粉尘弥散浓度探测方法与时空演化特性分析
摘要:气体绝缘全封闭组合电器/气体绝缘金属封闭输电线路(GIS/GIL)在生产、运行和维护过程中会不可避免地产生微米级粉尘,可能是诱发工程现场不明放电的根本原因.为检测微米级粉尘弥散浓度并研究浓度的时空演化特性,该文分析了10000目、2000目和1000目粉尘的光散射特性,在此基础上设计并搭建了基于平板电极的粉尘浓度探测平台,实现了粉尘弥散浓度的定量探测.通过实验研究,获得了在升压过程和持续加压下,不同粒径、不同初始质量微米级粉尘的弥散浓度演化规律.研究表明,随着电压作用时间的增加,粉尘浓度快速出现最大值,然后逐渐下降.微米级粉尘弥散浓度在升压过程中会出现峰值现象,当粉尘粒径减小或初始质量增大时,均出现更大的浓度峰值.在粉尘运动过程中,存在团聚启举的特殊现象,造成严重的电场畸变,威胁气隙绝缘安全.该文结果阐释了微米级金属粉尘弥散浓度的时空演化规律,可为GIS/GIL等电气设备中微米级金属污染物的监测和危险程度评估提供支撑.

Abstract:IntheprocessofGIS/GILproduction,operationandmaintenance,multi-scaledustisinevitablygeneratedduetomechanicalvibration,switchcontactfrictionandman-madepollution.Andmicronleveldustisanimportantpartofpollutants,whichmaybetherootcauseofunknowndischargeintheengineeringsite.Formetalparticleswithmillimeterandsub-millimeterparticlesizes,thedegreeofharmislargeandthefaultcharacteristicsareobvious.Faultscausedcanbeidentifiedandwarnedbyexistingdetectionmethodssuchascameraphotographyandultra-highfrequencymethod.However,formicronleveldust,theparticlesizeissmallandthefaultcharacteristicsareweak.Theabovedetectionmethodisdifficulttocollectthecharacteristicinformationofmicronleveldust.However,dustwiththehighphysicalandchemicalactivitygraduallyaccumulatesunderthelong-termoperationoftheequipment,whichmayinduceseriousdischargefailureoftheinsulatorandendangerthesafeoperationoftheequipment.Therefore,itisnecessarytostudythedetectionmethodofmicronleveldustandthetemporal-spatialevolutionlawofconcentration.Firstly,thelightscatteringcharacteristicsof10000,2000and1000meshdustwereanalyzed,andthescatteredlightintensitydistributionofdustwasobtained.Onthisbasis,adustconcentrationdetectionplatformbasedonplateelectrodeisdesignedandbuiltbyusingtheprincipleoflightscattering.Thereforethequantitativedetectionofdustdispersionconcentrationisrealized.Secondly,thispapercarriedoutanexperimentalstudyonthetemporalandspatialevolutionofdustconcentration,andanalyzedthevariationcharacteristicsofconcentrationunderdifferentpressurizationmethods,pressurizationtime,dustparticlesizeandinitialdustmass.Finally,duringtheexperiment,itwasfoundthattherewasaspecialphenomenonof'agglomerationlifting'whenthedustdispersedbetweentheplateelectrodes.Thefeasibilityofthelightscatteringmethodtodetecttheconcentrationwasverifiedbythesystembasedontheplateelectrode,whichprovidesatechnicalideaforthefutureapplicationinGIS/GIL.Theexperimentalandsimulationresultsshowthatwhenthescatteringangleis60degrees,thescatteringlightintensityislarge,andtheinterferenceofotherwallsonthescatteringlightcanbeavoided.Andthesensitivityofdustconcentrationdetectionsystemishighbasedonthisdesign.Throughexperiments,therelationshipbetweentheopticalinputsignalandtheelectricaloutputsignalofthedetectionsystemisestablished,andthedustconcentrationcanbequantitativelycharacterized.Whenexploringthetemporal-spatialevolutioncharacteristicsofconcentration,itisfoundthatdustparticlesizeandinitialmassareimportantfactorsaffectingthechangeofdispersionconcentration.Intheprocessofpressurerise,theconcentrationevolutionincludesthreestages:slightlyrisestage,risestageandfallstage.Thereisapeakphenomenoninthedispersionconcentration.Whentheparticlesizedecreases,thevoltagerequiredforthepeakissmaller,andtheconcentrationpeakislarger.Withtheincreaseofinitialdustmass,thedispersionconcentrationalsoshowsthelawthatthevoltagecorrespondingtothepeakvaluedecreasesandtheconcentrationvalueincreases.Formicronleveldust,thesmallertheparticlesizeorthegreatertheinitialmass,thegreaterthedispersionconcentrationamplitude.Duringtheexperiment,thereisaspecialphenomenonof'agglomerationlifting'intheprocessofdustmovement.Dustagglomerationliftingmaybeduetotheexistenceofmicroscopicforces.Whenagglomerationliftingoccurs,thedustagglomeratesarefinallyadsorbedonthehigh-voltageelectrode,causingelectricfielddistortion,reducingthedistanceofairgapbreakdownandreducingtheinsulationleveloftheairgapoftheflatelectrode.

作者:薛乃凡   魏来   李庆民   王媛   杨睿成 Author:XueNaifan   WeiLai   LiQingmin   WangYuan   YangRuicheng
作者单位:北京市高电压与电磁兼容重点实验室(华北电力大学)北京102206新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学)北京102206
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(7)
分类号:TM852
关键词:微米级粉尘  光散射法  浓度检测  弥散特性  时空演化  
Keywords:Micronleveldust  lightscatteringmethod  concentrationdetection  dispersioncharacteristics  spatio-temporalevolution  
机标分类号:TM595TM726TM855
在线出版日期:2024年4月12日
基金项目:国家重点研发计划,国家自然科学基金,国家自然科学基金平板电极下微米级粉尘弥散浓度探测方法与时空演化特性分析[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(7)薛乃凡  魏来  李庆民  王媛  杨睿成气体绝缘全封闭组合电器/气体绝缘金属封闭输电线路(GIS/GIL)在生产、运行和维护过程中会不可避免地产生微米级粉尘,可能是诱发工程现场不明放电的根本原因.为检测微米级粉尘弥散浓度并研究浓度的时空演化特性,该文分析了...参考文献和引证文献
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引证文献
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