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绝缘子|复合绝缘子left图
雨淋量对复合绝缘子雨凇覆冰的危害

日期:2019-07-22

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  1雨凇的形成

  雨铲形成于低洼的低温降雨或低于冰点温度的物体上。雨水形成时的典型天气略有寒冷和多雨。风很强,雾很大。当冷空气与暖空气接触并且暖空气强烈时会发生这种情况。在结冰的情况下,在粘合到绝缘体或其他物体上的水滴完全冻结之前,过冷水滴的碰撞继续发生,并且冰涂层不断增加。在结冰过程中,冰面温度为零,因此冰覆盖的表面完全被薄薄的水膜覆盖。雨滴在理论上是透明和清澈的冰,理论上密度接近纯冰的密度,为0.913克/立方厘米。在工程实践中,密度大于0.9g/cm3的冰通常被称为降雨。

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  1.2过冷水滴的碰撞时间

  估计撞击同一区域的两个过冷水滴之间的时间间隔,即水滴到达冰面上的时间间隔和后二个水滴到达同一位置之间的时间间隔。设n是单位体积气流中的水滴数,v是风速。可以获得分析。每单位时间在冰覆盖物体表面上的微小区域中具有半径a的水滴的数量是2 a2nv。根据气象原理,可见度表明一定大小的黑板被放置在雾中不可见的临界距离S中。距离S与雾粒a2和n的横截面积的乘积成反比。实验表明:S=1.46 /(na2)(9)Best [11]提出了液态水含量w(g/m3)与降水量P(mm)之间的关系:w=0.067P0.846 g/m3(10)能见度与液态水含量之间的关系[12]是:能见度与含水量之间的直接相关性是Trabert半经验公式S=2.6 wa在相同风速下,降雨量越大,两个雨滴撞击相同区域在同一时间。所需时间越短; 2)雨滴的直径与某些降雨条件下的碰撞时间成正比; 3)风速越大,连续雨滴与同一区域相撞的时间间隔越短。如果水滴冻结所需的时间大于两个连续水滴与相同微区域碰撞的时间,则该冰覆盖称为“湿生长过程”;如果水滴冻结所需的时间小于两个连续水滴与相同微区域碰撞的时间,则这种时间冰涂层称为“干燥生长过程”。也就是说,如果孩子<居民,然后冰是“干燥的增长”;如果孩子>站,然后冰是“湿生长”时,过冷水滴半径大 风速是 气温高 同时,冰涂层的类型往往形成雨滴;过冷水滴的半径小于 风速小,为 环境温度较低,为 降雨量小,容易形成雾霾和冰。当过冷水滴的冻结时间等于或不同于同一微区域中两个连续水滴碰撞的时间间隔时,或者当风速为 时,温度变化很大,并且很容易形成结冰,冰和冰混合物覆盖着冰。

  2实验装置和实验方法

  2.1实验装置和试验样品

  实验研究在人工气候室中进行,内径为2.3 m 高度为4 m。人工气候室主要由制冷系统 过冷水制备系统 喷水灭火系统组成。人工气候室*可以达到-35 yiyi的低温,可以满足复合绝缘子人工结冰的要求。 *低压可达300 kPa,可模拟7 000 m以下的气象环境。气候室配有4个喷雾喷嘴,喷雾粒径为30μm。可以通过传感器在室外监测气候室中的所有天气参数。在实验中使用的测试样品是7件式复合绝缘体。实验中使用的喷嘴是高压微雾化防滴喷嘴,喷雾颗粒的平均有效直径为30μm。在实验过程中,通过改变喷头的类型来控制喷头的喷水流速。 4×4喷头的温度为每单位时间 整个实验的温度控制在-3个效益和-1.5个利润之间。用于喷洒的过冷水是冰水和水的混合物。

  2.2 实验方法

  *先,使用空气压缩机给喷头喷气30 min,排净喷头中残留的过冷却水,避免在降温的过程中冻住喷头而影响喷淋效果。将气候室内的温度降到-5 益后关闭喷气系统,打开喷淋设备,给复合绝缘子喷洒过冷却水,并控制整个人工气候室的温度在-2 益。实验从开始至结束每隔10 min通过人工气候室的观察窗观察复合绝缘子串的覆冰效果,并记录覆冰现象。覆冰结束后,对复合缘子串的覆冰现象记录并拍照,观察并记录覆冰厚度、冰凌桥接、测量冰的密度。通过更换喷头的型号改变喷淋的淋雨量,重复实验,总结实验数据。

  3 实验结果及其分析

  通过改变喷头的型号来模拟自然环境中的喷水量的变化。1、2、3号喷头的喷水量分别为20 mm/h、40 mm/h、86.4 mm/h,整个覆冰过程控制人工气候室的温度为-2℃,实验时风速为5 m/s。在实验的条件下,雨滴的冻结时间子为0.581s。由式(12)可知,当降雨量分别为20 mm/h、40 mm/h、86.4 mm/h时,相邻雨滴撞击复合绝缘子表面相同位置处的时间间隔Δ子分别为1.006 s、0.559 s、0.292 s。

  3.1 对雨凇覆冰密度的影响

  雨凇覆冰时,所有的雨滴并不能够完全冻结在复合绝缘子的表面,一部分雨滴会沿着绝缘子的表面流动并冻结形成冰盖。而多余的过冷却雨滴沿着伞裙边缘滴落冻结进而形成冰凌。测定冰的密度分别为0.848 3 g/cm3、0.889 0 g/cm3、0.959 1g/cm3,当降雨量不大时,冰的质地坚硬且透明,牢牢的粘附于复合绝缘子表面,对覆冰密度没有太大影响。当降雨量继续增大为86.4 mm/h时,冰密度显著增大,且在复合绝缘子上冻结的为冰与水的混合物,用手按压积覆在复合绝缘子表面上的冰时会有过冷却水外溢,此时复合绝缘子上表面的冰柔软但并不易脱落。此时冰凌非常短,且易断裂脱落,并不时有水滴滴落

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  3.2 对雨凇覆冰冰凌的影响

  当淋雨量为20 mm/h时,由于喷水流量较小,且过冷却水滴的冻结时间为0.581 s小于相邻雨滴撞击复合绝缘子表面相同位置处的时间间隔1.006 s,积覆在复合绝缘子上的过冷却水释放的热量能快速的释放到周围环境中,并不利于绝缘子冰凌的形成。因此,复合绝缘子上表面积覆有均匀的冰盖,但却并不利于冰凌的形成。

  当淋雨量为40 mm/h时,过冷却水滴的冻结时间为0.581 s略小于相邻雨滴撞击复合绝缘子表面相同位置处的时间间隔0.559 s。由于过冷却水滴的碰撞时间与冻结时间相差不大,更有利于复合绝缘子覆冰及冰凌的形成。单位时间内降落到复合绝缘子上的过冷却水滴多于完全冻结的过冷却水滴,因此会有一部分未冻结的过冷却水沿着复合绝缘子的边缘流淌滴落冻结成冰凌。过冷却水滴冻结所释放潜热以换热的形式将热量传给周围空间。此时所有撞击到复合绝缘子上的过冷却水滴大都会冻结在绝缘子表面,未冻结的少量过冷却水滴沿绝缘子边缘滴落冻结形成冰凌,且所形成的冰凌质地坚硬,粗细均匀。当淋雨量为86.4 mm/h时,相邻雨滴撞击复合绝缘子表面相同位置处的时间间隔远小于雨滴的冻结时间,此时复合绝缘子串上滴落的过冷却水冻结时的热量并不能快速的释放到周围空间,进而在复合绝缘子表面上形成“水内冰”,越靠近底端绝缘子所形成的冰凌越短且长短粗细等都不均匀,所形成的冰近似于浸透了水的雪,质地不够坚硬,但却能够牢牢的粘附于复合绝缘子的表面上,冰凌的形成较为困难。通过实验及数据分析,发现在不同的降雨量条件下,覆冰密度及单位时间内单片复合绝缘子的覆冰重量与淋雨量存在着密切的联系,当淋雨量较小即小于35 mm/h时,冰密和覆冰重量随淋雨量的增加而增大。在淋雨量较小时,碰撞到复合绝缘子的过冷却水滴能够迅速冻结为坚固的结晶冰,所形成的冰中含有一定数量的细微气泡,当淋雨量逐渐增大时,过冷却雨滴冻结时间延长,此时所形成的冰中所含细微气泡减少,覆冰密度也会相应的增加。由于降落到绝缘子上的过冷却水几乎都冻结在了绝缘子上,所以覆冰的重量随淋雨量的增加而增加;当淋雨量为35耀60 mm/h时,由于过冷雨滴的碰撞时间略小于雨滴的冻结时间,因此会形成纯粹、透明的冰。此时冰已经接近理论上的纯冰,所以冰的密度变化不大。在淋雨量逐渐增大的过程中,淋雨量相对较小时有利于冰凌的形成,当淋雨量达到某一值(如50 mm/h)时过多的过冷却雨滴释放的潜热未及时释放到周围环境中会阻止冰凌的形成导致覆冰重量的下淋;在淋雨量大于60 mm/h时,此时的过冷却水滴碰撞复合绝缘子表面所需时间大于其冻结时间。过多的过冷却水滴已经严重影响到复合绝缘子上表面覆冰及冰凌的形成,在复合绝缘子表面会形成‘水内冰’,所形成的冰凌很短或消失,冰密逐渐接近于水的密度,覆冰重量也不断的下降。

  4 结论

  在覆冰水颗粒、覆冰温度、覆冰时间、覆冰水电导率等相同条件下,绝复合缘子表面的覆冰密度随着淋雨量的增大而增加; 复合绝缘子的覆冰重量随淋雨量的增大先增大后减少。
 

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