多管道压缩气体灭弧防雷间隙研究与应用

为了降低10 kV配电线路雷击跳闸率、事故率,利用"压缩-气吹"灭弧新方法研发一种多管道压缩气体灭弧防雷装置。通过合理的设计装置的结构,研究压缩气流形成与灭弧原理,建立压缩气流熄灭工频电弧的数学模型,利用Fluent软件对单元灭弧结构进行了灭弧仿真分析,设置了灭弧试验验证装置的灭弧性能,分析了装置在10 k V配电网线路的实际运行效果。结果表明,多管道压缩气体灭弧防雷装置能在2.5 ms内熄灭电弧,保护电网的运行安全。     

冲击气流灭弧防雷装置的实验研究

为提高输电线路的防雷水平,降低跳闸率,介绍了一种利用高速冲击气流截断电弧的防雷灭弧装置。装置与绝缘子串并联,可将雷电通道引向并联间隙,利用雷电信号触发产气装置,高速的冲击气流将后续工频电弧熄灭。灭弧实验表明:气流可在3~5 ms内将电弧熄灭,时间远低于继电保护的响应时间,避免了雷击跳闸。速度实验表明:冲击气流速度越大,灭弧效果越好,当气流速度达到500 m/s以上时,灭弧率达87%以上,是比较理想的灭弧效果。该装置在现场运行良好,验证了其有效性和实用性。     

基于压缩电弧多点截断的灭弧防雷间隙机理研究

配网输电线路没有避雷线的保护,因此雷击造成感应过电压幅值大、作用范围广、雷击闪络概率高。为了改善配网线路雷击跳闸频繁的现状,设计出一种能连续、多次动作并长期运行的压缩灭弧间隙,对其产生自膨胀气流灭弧机理进行研究。设计并完成了冲击电弧和工频电弧叠加作用下的灭弧实验。电弧的熄灭过程借助高速摄像机和示波器监测。结果表明,该灭弧间隙能在冲击电弧暂态发展初期对其能量分段,并于1.2 ms左右熄灭2 k A的工频电弧。该装置已应用于10kV配网线路上,验证了该装置的实用性。     

爆炸强气流灭弧防雷间隙研究

为了解决架空输电线路的雷击问题,研制了一种对建弧率有强烈抑制效果的爆炸强气流灭弧防雷间隙装置,使雷电流通过闪络路径流入大地,同时喷射出大量高压、高速电负性气体迅速熄灭工频续流电弧。建立了爆炸强气流耦合工频电弧的数学模型,运用有限元分析软件AUTODYN分别对爆炸气流场和耦合气流场进行仿真。进行了爆炸强气流截断工频续流电弧试验,并借助摄像机和示波器模拟记录输电线路雷击时灭弧防雷间隙中工频续流电弧的发展变化情况。试验结果表明,爆炸强气流灭弧防雷间隙能在0.4 ms内完全熄灭电弧并抑制重燃。     

基于高速气流灭弧的防雷间隙的仿真分析和试验研究

与传统防雷措施不同,基于高速气流灭弧的防雷间隙是一种新型防雷措施,它是基于普通并联间隙的设计理念,通过加装信号采集器和灭弧筒来实现高速气流熄灭电弧,规避了普通并联间隙不能主动熄灭电弧的瓶颈。本文首先介绍新型防雷间隙的作用机理,通过仿真分析和试验研究来探究高速气流对于由雷击引起的冲击电弧的影响,抑制了工频电弧的深度发展,进而有效地避免了雷击跳闸事故。接着分析了电弧重燃抑制理论,装置在实际挂网运行中取得了优异的效果。     

基于Mayer电弧模型固相气流对电弧熄灭的有效性分析

电网系统在经受雷击过电压后,过电压波传递至绝缘子侧,会造成绝缘子与接地端的击穿放电,从而形成电弧,造成电力系统的工频短路故障。固相气流灭弧防雷器是一种在并联间隙的基础上,利用雷电脉冲触发灭弧弹丸产生高速气流吹灭电弧的灭弧防雷装置,由于固相气流的瞬时触发形成了建弧与灭弧同步性,灭弧弹丸产生的高速气流使得灭弧能量远大于建弧能量,使得在工频电弧的暂态初期熄灭电弧,因此可采用Mayer模型分析计算电弧形成及熄灭时的相关状态参数。本文首先分析了电弧在相气流灭弧防雷器的全空气介质中的能量耗散,从而求得Mayer电弧模型的时间常数,通过MATLAB的Simulink/SPS中的元件建立了电弧模型,从而通过外部雷电脉冲触发分析了固相气流灭弧装置对工频电弧的有效熄灭。最终通过试验验证了理论分析结果计算的有效性。     

新型强气流灭弧防雷装置的灭弧效果研究

强气流灭弧防雷装置能有效截断雷电弧,深度抑制工频电弧的发展和重燃。为进一步验证其性能,利用耦合场气流状态方程分析装置灭弧过程,说明强气流打破电弧能量平衡状态将电弧熄灭;并利用ANSYS AUTODYN4有限元分析软件对气流与电弧的作用进行仿真,得出灭弧通道内高压气团产生高速气流迅速作用于雷电弧的衰减期,在0. 12 ms内电弧被熄灭。在实验室环境下进行的灭弧试验得出灭弧时间为0. 2 ms,证明了防雷装置动作迅速,在各喷口处将电弧截断,且电弧熄灭后不重燃。     

双触发喷射气流灭弧防雷间隙的灭弧效果研究

为有效熄灭输电线路工频电弧,并且防止其因工频电源或多次回击导致电弧重燃,大幅降低雷击跳闸率,研究了一种双触发喷射气流灭弧防雷间隙。该装置通过连续触发的两次高速气流,在熄灭电弧的同时持续加速弧道对流散热,抑制电弧重燃。同时,针对多次回击引起弧道重燃的情况,装置通过快速的切换灭弧能量体做到气流与回击一一对应。基于电弧能量平衡理论建立了气流耦合电弧的模型,通过ANSYS Fluent软件对双触发喷射气流熄灭电弧过程进行了仿真。在实验室环境下,模拟了装置单次熄弧试验与多次触发实验。实验结果表明,双触发喷射气流灭弧防雷间隙可在8 ms内熄灭电弧,有效抑制电弧因工频电源或多次回击引发的重燃。     

冲击气流作用下灭弧防雷间隙截断电弧的机理

为了提高输电线路防雷高效性,以普通并联间隙为基础提出一种基于冲击气流作用的灭弧防雷间隙。通过分析灭弧防雷间隙和绝缘子配合时的伏秒特性,研究了其截断电弧机制。建立链式电弧模型,并对电弧元进行受力分析,推导出电弧元各速度分量控制方程,得出其数值与电弧元长度无关,与冲击气流速度有关,且气流速度越大电弧运动越快越利于熄灭电弧。运用Ansys10.0软件对流体进行气流场仿真,利用高速摄像机拍摄电弧的变化过程,通过数字示波器记录电弧电压波形,仿真结果与试验结果表明:2.6 ms时冲击气流速度最大且稳定的作用于电弧,试验得出气流熄灭电弧的时间4.5 ms,没有发生重燃,一致说明该装置能快速截断电弧。     

35kV喷射气流灭弧防雷间隙抑制电弧的理论研究

输电线路采用多种雷电防护措施,其中效果最好、经济效益尤其高的当属新型喷射气流灭弧防雷间隙,其工作原理为:雷击发生时通过触发放置于其半封闭空间内顶端的灭弧能量包爆炸产生高压、高速的气流,在极短时间内完全熄灭电弧,且不发生重燃。从动量守恒和能量平衡两个方面来讨论气流与电弧的耦合情况,考虑在理想状态下,灭弧能量包爆炸产生的动量全部转化为气流作用于电弧上的冲量,足以在瞬间破坏电弧维持平衡所需的条件,使得电弧在极短时间内被熄灭。进行35kV电压等级下喷射气流灭弧防雷间隙熄灭电弧的有效性实验,并且记录实验过程,得出在3 ms内熄灭电弧的结论。采用Fluent软件对气流与电弧的耦合过程进行仿真分析,并通过实验结果与仿真结果进行对比,验证了喷射气流灭弧防雷间隙灭弧的有效性。     

防雷间隙大电流快速灭弧试验研究及应用

雷击绝缘子闪络后,产生的工频电弧会烧灼绝缘子串及导线,严重时可能导致绝缘子串烧毁和架空导线断线事故。为了改善绝缘子串缺乏主动快速灭弧的能力,设计出一种能够快速熄灭工频电弧的防雷灭弧装置。并进行了大电流灭弧试验。电弧熄灭的过程是借助高速摄像及示波器监测。结果表明,该装置以"以快治强"的方法干预早期电弧,能在试验回路的继电保护动作之前熄灭1 k A、10.8 k A的工频电弧且熄灭电弧时间短于8 ms。该间隙已应用于35 kV、110 kV、220 kV电压等级的输电线路上,验证了该装置的实用性。     

对吹式爆炸气流灭弧防雷装置熄弧效果研究

为了研究对吹式爆炸气流灭弧装置的熄弧效果,建立mayr电弧模型,仿真分析气流耦合电弧过程。同时构建试验电路进行灭弧试验并采用摄像机记录在高速气流作用下整个电弧熄灭过程。仿真与试验结果表明:该灭弧装置能在工频续流的第一个过零时刻熄灭工频电弧,熄灭电弧后对吹式灭弧装置间的间隙没有被再次击穿,说明了对吹式灭弧防雷装置有效抑制电弧重燃,具有实用价值。     

高速气流灭弧防雷间隙建弧模型的研究

根据气体动理论,气体放电理论和电弧等离子体理论,利用能量守恒定律,建立用于35 kV架空配电线路的高速气流灭弧防雷间隙闪络时工频电弧的建弧模型,用MATLAB软件进行计算仿真,分析高速气流的灭弧特性。仿真计算结果表明,高速气流能在0.016 5 s内吹灭工频电弧。     

疏导—灭弧—阻塞式防雷方法发展现状

传统防雷方法可以分为阻塞式、疏导式和疏导灭弧式三种,本文在总结性分析传统防雷方法优缺点的同时,介绍了"疏导—灭弧—阻塞"式创新性防雷方法,主要从其防雷机理、特点、安装维护和防雷效果几个方面展开论述。结果表明,"疏导—灭弧—阻塞"式防雷方法拥有巨大的优越性,能在继电保护动作之前,强力阻断工频续流电弧,防止雷击跳闸事故的发生,能大幅度提高输配电线路供电可靠性。     

10kV配电线路雷害事故分析及防雷措施仿真研究

根据某地10 kV配电线路的雷害情况和典型事例,分析了10 kV配电线路跳闸的原因。结合相关理论计算分析后得出:感应雷过电压是造成10 kV配电线路跳闸的主要原因,对均高15 m的架空配电线路,若雷击点距此线路65 m,雷电流幅值为100 kA,感应雷过电压可以达到576.9 kV。结果表明:更换线路绝缘子、适当加装线路避雷器、并联保护间隙和安装自动跟踪补偿消弧装置可以有效提高10kV配电线路的耐雷水平,降低线路雷击跳闸率。     

根据电气几何模型对10 kV配电线路雷击跳闸率的计算分析

为了实现对10kV配电线路防雷性能的评估,制定相应防雷措施.首先根据计算雷击跳闸的电气几何模型原理制定10 kV配电网的电气几何模型,考虑雷击大地时在导线上产生感应过电压的影响.其次,通过对比分析直击雷暴露距离和感应雷暴露距离得出计算10kV配电线路的雷击跳闸率计算公式,以昆明某地区典型线路为例计算其雷击跳闸率,所得结果与实际情况比较符合.最后,根据电气几何模型分析了加强绝缘和安装线路避雷器两种情况的不同配置下的跳闸率降低效果,为10kV配电线路防雷计算与防雷措施评估提供了一个新方案.     

基于压缩温升-定向气吹的压缩灭弧防雷间隙机理研究

针对并联间隙存在的高跳闸率问题,研究了一种基于压缩温升-定向气吹的新型避雷器。为了对其灭弧功能进行研究,首先介绍了压缩灭弧防雷器的结构,其次运用等离子体理论,主要从壁压缩和自磁压缩两个方面对灭弧通道内的电弧进行了电磁分析,最后用ANSYS对电弧等离子体进行了气吹仿真,并对压缩灭弧防雷器的灭弧效果进行了实验验证。最后证明了壁压缩和自磁压缩所导致的压缩温升-定向气吹现象的存在,也证明了该新型防雷器的有效性。该文将流体分析与防雷领域相结合,在研究灭弧防雷装置的同时,也丰富了对电弧的理论研究。     

电容器在10kV配电线路雷电防护中的应用研究

针对10 kV配电线路耐雷水平低、通常没有安装避雷线及线路避雷器的保护、雷击跳闸率高等现状,提出一种利用在绝缘子两端并联放电间隙与电容器串联支路,通过电容器分流雷电流的原理来对10 kV配电线路雷电过电压进行防护。阐述了利用并联放电间隙与电容器串联支路防雷机理以及利用电磁暂态仿真程序ATPDraw建立仿真模型,计算绝缘子两端在遭受雷击情况下承受的电压以及通过电容分流的雷电流大小;通过理论分析与仿真计算表明,在绝缘子两端并联电容器有良好的防雷效果;同时也指出了并联电容方法的优势与不足。     

配电线路带外串联间隙避雷器的防雷效果分析

首先介绍了带外串联间隙避雷器(EGLA)的结构及其工作原理。应用电磁暂态计算程序ATP-EMTP建立了典型10 kV配电线路的耐雷水平仿真计算模型,对线路直击雷、感应雷耐雷水平以及安装EGLA的改善效果进行分析计算。比较了EGLA不同配置方案下,线路雷击导线、雷击杆塔以及雷击附近物体引起的感应雷耐雷水平的差异;分析了雷击时EGLA串联间隙、避雷器本体(SVU)以及绝缘子之间配合的电压特征;并对EGLA防雷效果的影响因素进行分析。计算结果表明,提高EGLA配置数量﹑减小杆塔冲击接地电阻可有效提高EGLA在配网线路中的防雷效果。     

用于35kV架空线路复合绝缘子串的引弧并联间隙的研究

针对35 kV架空线路因雷击造成的复合绝缘子损坏和导线断线等问题,进行了引弧并联间隙的研究,提出了引弧并联间隙的尺寸要求.大量的冲击和工频特性试验表明,引孤并联间隙能够有效保护复合绝缘子串和导线免受工频续流电弧的蚀烧;计算了线路的雷击跳闸率,建议在原线路绝缘的基础上适当提高线路绝缘距离后,再加装引弧并联间隙.