基于多重雷击的超高压输电线路雷过电压分析

500 kV架空输电线路作为中国超高压线路的主要形式之一,常采用同塔双回或多回的架设方式,其遭受雷击时会使线路上产生很高的暂态过电压。国内外学者主要针对首次雷击引起的暂态分量进行了计算与分析,而忽略了后续雷击的影响。为全面分析雷击线路产生的暂态响应,文中分析了多重雷击的放电机理,并通过ATP⁃EMTP建立了多重雷击500 kV同塔双回架空输电线路及杆塔多波阻抗模型进行仿真计算,其中首次雷击与后续雷击的雷电流幅值分别取100、40 kA。结果表明:后续雷绕击输电线路所引起的线路雷过电压峰值为2.3 MV,比首次雷击高9.6%,且其升至峰值的时间仅为首次雷击的一半。避雷线采用逐级接地方式时,首次雷击与后续雷击所引起的反击雷过电压峰值分别为656.5、596.5 kV,采用两端接地时分别为1.78、1.39 MV。首次雷击引起的反击雷过电压高于后续雷击,而绕击时后续雷击的危害更大,故在架空线路防雷设计中应同时考虑首次雷击与后续雷击。

射频容性耦合等离子体阻抗影响因素研究

为了进一步探索射频容性耦合放电等离子体,本文建立了以容性耦合等离子体(CCP)为基础的板-板电极一维轴线简化仿真模型。仿真采用氦气为工作气体,使用约化电子传递属性并忽略重粒子对流,利用有限元算法,综合讨论了一定范围内放电参数(气体压强、输入功率、电极直径以及间隙长度)变化时,放电等离子体阻抗的变动情况,并根据仿真所得数据进行理论分析。结果表明:四种仿真条件下的等离子体均呈现容抗特性;当气压升高、放电间隙长度变大时,初期均有利于碰撞电离的发生,而后将成为限制因素,使得等离子体阻抗呈现先减小后升高的变化趋势;当电极直径增大、输入功率增加时,初期等离子体阻抗均呈下降趋势,但后续变化趋于平稳。

大气压不同脉冲上升时间的介质阻挡放电仿真研究

脉冲介质阻挡放电在等离子体领域具有良好的应用前景,研究脉冲激励参数对等离子的获取具有重要意义。对此,本文建立了二维的板-板介质阻挡放电简化模型,外施脉冲激励,仿真模拟了单个脉冲周期内,脉宽恒定为600 ns,四种不同脉冲上升时间T=25、50、75、100 ns下的气体间隙内电子密度、电子温度及电势分布情况。仿真数据显示:随着上升时间延长,最大电子密度、平均电子密度以及最大电子温度三者的峰值点对应时刻较上升沿末端均近似一致,且三者峰值都与上升时间呈反比;放电进入下降沿尾端后,空间电势发生反转现象,电势在近阳极减小、近阴极增大,自阴极向阳极递减,不同上升时间下,电势反转初始时刻对应的脉冲电压值和阴极附近最大电势值都接近。

不同激励参数对DBD等离子体放电功率的影响

为探索DBD等离子体放电功率与各激励参数之间的联系,本文建立了二维的板-板电极简化仿真模型,分别研究了脉冲、正弦交流两种激励的放电频率、电压与放电功率间的具体函数关系。仿真结果显示:一定条件下,放电功率正比于脉冲电压峰值的1.381次方、正比于脉冲放电频率的1.097次方,即放电功率与脉冲电压峰值及脉冲放电频率间均有幂函数关系;放电功率与正弦交流电压幅值呈现指数函数关系,放电功率与正弦交流放电频率间近似线性关系;实际工程中,需要增大DBD等离子体放电功率时,应尽量选用提高电压峰值(幅值),而避免选择提高放电频率。

基于动-静极板的J型线夹短间隙气体放电仿真研究

随着配网中大力开展10 kV线路带电作业,J型线夹被广泛用于断接火项目,然而导线-线夹间易形成短间隙气体放电。本文以J型线夹断接火作业为背景,建立二维动-静极板简化模型,采用有限元算法,利用动网格理论,仿真模拟了线夹闭合过程中导线与线夹间的短间隙气体放电现象,分析了首周期内最大电子密度随时间的变化情况,并对不同周期下,相同方向高电子密度区域(红区)转移过程进行了研究。仿真结果表明:同周期内火线正相位时电子密度最大值相比负相位时明显更大;红区在电压过零点前向另一极移动;随着周期推移,电压由正相位过零点时,红区消失时间及形成均是先滞后再提前,但两者时间差先递增后递减;由负相位过零点时,红区消失和形成时间先提前再延后,两者的时间差先变大后减小,以及正负极红区发展存在明显差异。研究结果揭示了J型线夹作业时导线-线夹间的短间隙气体放电发展规律。

10kV配电网带电作业机器人及其作业臂绝缘分析

随着我国电力系统的不断发展,用户对于用电的要求越来越高,配电网作为电力系统末端,必须保证其稳定可靠的运行。为实现不停电检修10kV配电网线路,满足各种复杂情况下的带电作业需求,本文设计一种可快速更换作业臂的带电作业机器人,介绍其整体结构设计,并详细描述带电作业机器人整体的绝缘设备,包括绝缘斗、无线传输台及作业臂。为验证机器人作业臂的绝缘性能,通过ATP-EMTP仿真软件,建立10kV配电网线路模型,仿真计算带电作业机器人在线路正常运行情况下,添加绝缘段与未添加绝缘段时作业臂上的电压与泄漏电流大小。结果表明,在未添加绝缘段时,作业臂上的电压及泄漏电流会对作业人员安全造成威胁;添加1cm尼龙材料绝缘段后,作业臂上电压为0.4μV,泄漏电流为0.4μA,远小于带电作业的安全规定限值。

阻挡材料对射频容性耦合等离子体放电参量的影响

为进一步探索射频容性耦合等离子体放电影响因素,本文运用数值仿真技术,构建了容性耦合等离子体的一维发射装置,施加射频源,仿真气体设定为氦气,极板间距恒定75 mm,研究了插入阻挡材料厚度、介电常数对极板间周期平均电子密度、周期平均电子温度及周期平均电势的影响。仿真结果显示:插入阻挡材料的介电常数越大,气体间隙中间的周期平均电子密度最大值越大,高电子密度区域的周期平均电势最大值越小,阻挡材料附近的周期平均电子温度极大值越加,但气体中间极小值基本不变;周期平均电子密度最大值随阻挡材料厚度的增加先增后减,阻挡材料厚度具有最优值,且随着介电常数增大,最优值增加;周期平均电势最大值及阻挡材料与气体边界处的周期平均电势值虽都与阻挡材料厚度呈正比,但两者差值随阻挡材料厚度增加近似不变。所得结论对改进传统的射频容性耦合等离子体获取具有重要意义。

长短焦双目三维成像算法研究与精度分析

针对复杂三维装配过程中提高三维位置精度会导致视野变窄造成三维装配定位失败的问题,提出一种基于自适应缩放因子估计的长短焦距双目三维成像算法。该算法先根据长短焦相机获取2幅图像的特征匹配结果估计特征尺度缩放因子并且实现特征尺度的归一化,再通过半全局立体匹配算法得到双目视差,最后计算出目标的三维点云。长短焦距成像和同焦距成像精度与视野大小的对比实验结果表明,该算法在感兴趣区域内与同焦距双目系统计算视差的最小错误估计比例小于2.6%,系统观测视野扩大32%。

雷击交直流同塔输电线路对并行油气管道的电磁影响

为研究雷击高压交直流同塔输电线路对并行输油输气管道的电磁干扰,以±800 kV/500 k V同塔四回架空输电线路与油气管道平行架设为背景,通过ATP-EMTP软件搭建同塔四回输电线路、管道并列运行模型及雷电流模型,并通过仿真计算,分析了雷击点位置、土壤电阻率、线路架设高度、线路与管道并行间距、管径大小等因素对高压线路走廊内平行铺设管道的电磁影响。结果显示:雷击点位置和线路与管道并行间距对管道上感应电压值的干扰较为严重;土壤电阻率线、路架设高度、管径大小等因素的对管道的干扰较小。此结论可为交直流并行线路走廊内铺设油气管道相关工程提供一定的建设参考价值。

110kV海底电缆-架空线雷击过电压分析

海底电缆(以下简称海缆)敷设于海底,遭受雷电流侵入后维修难度大,为了研究雷电侵入波对海缆的影响,笔者通过对某岛架空线路-海缆的雷击过电压的分析,使用ATP-EMTP对该混合线路进行了仿真研究,计算了架空线路-海缆不同工况下的雷击过电压。对影响雷击过电压的海缆长度,海缆的布置方式,以及海缆的型号等因素进行了分析验证,结果表明:由于雷电侵入波的折反射,雷击过电压的最大值出现在XLPE绝缘海缆的末端;增加海缆埋深的深度,以及采用三芯海缆(相较于单芯海缆),可以有效降低雷电侵入波的幅值;在同等工况下,XLPE绝缘海缆的防雷性能优于自容式充油海缆。