直流GIS/GIL中驱赶电极与微粒陷阱的协同抑制作用及优化设计方法

作者：胡智莹; 耿秋钰; 魏来; 常亚楠; 李庆民^*

来源：电工技术学报, 2023, 38(12): 3338-3349.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220658

• 驱赶电极
• 微粒陷阱
• 协同抑制
• 优化设计方法

直流气体绝缘组合电器和封闭输电线路中的运动金属微粒是造成绝缘故障的重要原因，采用驱赶电极可使微粒朝远离绝缘子的方向运动，与微粒陷阱配合使用可显著提高微粒的捕获概率。该文首先建立微粒与驱赶电极的碰撞动力学模型，发现受驱赶电极作用的微粒落点具有强集中性，进而考虑电场畸变特性与微粒落点分布对驱赶电极的结构参数进行了优化设计。进一步以微粒陷阱的捕获概率优化为目标，提出驱赶电极与微粒陷阱的协同布置策略，相较于无驱赶电极时，陷阱布置在驱赶电极下微粒集中落点位置时的捕获概率提升了20%。同时，考虑驱赶电极对陷阱中微粒入射角的影响，提出驱赶电极与微粒陷阱结构参数的协同优化方法，增加了微粒在陷阱内碰撞次数，提高了微粒陷阱的捕获概率。具体结果表明，当驱赶电极倾角为8°、陷阱倾角为50°时，微粒陷阱的捕获概率最高，可达69.8%。通过搭建包含驱赶电极与微粒陷阱的实验平台，验证了协同布置策略与参数优化方法的有效性。所提出的驱赶电极与微粒陷阱的协同设计方法适用于不同尺寸的直流气体绝缘装备，可为实际工程的微粒有效抑制提供指导。

• 单位
  华北电力大学; 新能源电力系统国家重点实验室