配网线路压缩灭弧防雷间隙的研究

由于配网线路耐雷水平低,网络结构复杂,常常遭到直击雷和感应雷过电压的影响,导致线路跳闸和设备损坏,给电网运行安全带来极大的风险。为解决配电线路雷击跳闸的问题,研究了一种压缩灭弧防雷间隙:通过有效的绝缘配合使得雷电闪络能够准确地控制在设定的防雷间隙之中,利用雷电冲击电弧自身的能量进行压缩,产生"磁抽吸"效果使得大量气体被吸入压缩管道,在压缩管道内温度瞬间上升产生自膨胀气流,加速电弧突变拐点的能量耗散,使得电弧能在电力系统继电保护装置最快动作时间之前有效地熄灭。本文建立了灭弧过程中最为关键的压缩、温升、对吹模型;在冲击电弧实验中,示波器的波形有效地证明压缩灭弧装置可以对冲击电弧进行能量分段并截断电弧;在工频电弧实验中,通过与普通并联间隙的灭弧效果比较,发现压缩灭弧装置可以使工频电弧电压波形衰减周期更快、幅度更大,装置可以在1 500μs内对2 kA的工频电弧进行截断并且熄灭。压缩灭弧防雷间隙在35 k V配电线路运行效果良好,能够有效地降低配电线路的雷击跳闸率。     

喷射气流灭弧防雷器的爆轰弹丸设计研究

爆轰弹丸是喷射气流灭弧防雷装置的重要组成部分,为了既保证该防雷器的灭弧效果,又确保装置在动作后保持完好,对爆轰弹丸的装药方式进行了研究。在介绍了喷射气流灭弧防雷装置的结构和工作原理后,首先对影响爆速的装药直径进行了建模分析,确立了装药直径与爆速之间的关系;其次考虑装药底盘端部所受冲量对装药量进行了数学分析,确定了装药量与底盘端部所受冲量之间的关系;最后通过试验确定了爆轰弹丸最优装药比例,得到了该装药比例下喷射气流灭弧防雷装置的灭弧效果。笔者将理论爆炸物理应用于喷射气流灭弧防雷装置,确定了装置的爆轰弹丸装药方式,既保证了装置运行安全又确保了灭弧效果。     

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。     

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。     

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。