固相气流防雷装置熄灭工频大电流的仿真分析和试验研究

为验证固相气流灭弧装置在110 kV系统中熄灭工频大电流的能力,文中首先在Comsol Mutiphysics软件中将电场、流体及传热模块耦合,对高速气流与电弧的耦合发展过程进行仿真,以电导率确定电弧熄灭;其次到高压试验室开展固相气流下的40 kA工频大电流灭弧试验。仿真结果表明,固相气流熄灭工频大电流电弧的时间约为4 ms;试验结果证明在固相气流下6.7 ms左右熄灭40 k A的工频大电流电弧。由于仿真不能完全模拟实际灭弧条件,且电弧熄灭时间都小于继电保护装置动作时间,所以误差仍在可接受范围内。实际运行状况证明,该装置在实际运行中拥有熄灭工频大电流电弧的能力,且工况良好,性质稳定,能够有效降低线路的雷击跳闸率。

高速气流作用下灭弧防雷间隙灭弧效果的研究

当架空输电线路遭受雷击而发生冲击闪络时,线路上安装的灭弧防雷间隙装置能够有效地保护绝缘子串免受工频电弧的烧蚀,同时能够在雷电冲击电流击穿间隙后深度抑制工频电弧。为了研究其灭弧效果,首先建立了该装置的气流控制方程组,运用ANSYS10.0软件对流体进行了气流场仿真;然后利用高速摄像机拍摄了电弧的发展过程,通过数字示波器记录了电弧电压波形,对灭弧防雷间隙的灭弧效果进行了试验验证;最后进一步探讨了不同故障电弧电流值下灭弧效果和气流速度的关系。仿真结果与试验结果表明:2.3 ms时刻高速气流速度最大且稳定地作用于电弧;试验得出气流熄灭电弧的时间为3.8 ms,一致说明该装置能快速熄灭电弧;气流速度越大,灭弧防雷间隙的灭弧效果就越好。

基于Navier-Stokes方程的新型喷射气流灭弧防雷间隙有效性论证

新型喷射气流灭弧防雷间隙是一种有效避免输电线路遭受雷击的防雷技术手段。为进一步论证其性能,利用Navier-Stokes(N-S)方程对气流灭弧暂态过程进行了描述,说明灭弧气丸爆炸产生的高速气流使温度场、速度场发生了急速变化,进而破坏了电弧能量的稳态,达到迅速灭弧的效果。并利用ANSYS AUTODYN有限元分析软件对气流与电弧的作用过程进行了仿真分析,表明灭弧气丸爆炸后会产生带有巨大能量的高速气体并迅速充满整个空间,该高速气体与电弧快速、全面作用并迅速破坏等离子体动态平衡,使电弧在0.2 ms内极快速熄灭。通过试验对仿真结果进行了验证,证明新型灭弧防雷间隙在雷击发生初期就迅速动作,可快速灭弧,且灭弧后依然有强气流存在,保证了电弧不会重燃。研究表明,该新型灭弧防雷间隙对于输电线路防雷极其有效。

配电线路气流灭弧防雷保护间隙的研究

为解决架空配电线路的雷击问题,从电弧抑制的基本条件入手,通过理论建模分析与实验相结合的方法,研究具有快速熄灭工频续流电弧能力的新型防雷保护间隙的特性。灭弧试验和MATLAB仿真均表明在高速气体的冲击下,间隙电弧能够被高速气流快速切断而熄灭。因此,可以大幅度减少雷击跳闸率。

强气流下灭弧防雷间隙的气流场仿真及灭弧试验研究

为了探讨强气流下灭弧防雷间隙灭弧效果的影响因素,基于极快速电弧截断防雷新理论,对强气流下灭弧防雷间隙抑制电弧发展的机理进行了研究。采用链式电弧模型分析电弧元的运动情况,并求解电弧元速度方程。利用ANSYS AUTODYN模拟不同入口气压下气流场形态,得到气流速度数值仿真结果,并进行了灭弧试验验证。对每次试验的灭弧时间进行数据统计,进一步研究了灭弧防雷间隙的灭弧效果。结果表明:灭弧筒入口气压为20MPa时,气流速度可达573.9 m/s,且入口气压越高则气流速度越大,电流过零后气体介质强度恢复就越快,从而越利于熄灭电弧;灭弧时间实际数值与计算值趋于一致,电弧在4.6 ms内经拉长直至熄灭,且灭弧时间与故障电弧电流值负相关,与气流速度正相关,气流速度越大则灭弧时间越短。研究结果证明了气流速度对灭弧的重要性。

多断口爆炸气流灭弧防雷间隙灭弧试验

多断口爆炸气流灭弧防雷间隙是一种主要针对10 k V电压等级输电线路的新型灭弧防雷装置。为研究其灭弧能力,利用短路发电机提供5 k A最大工频电流,对其灭弧过程进行了试验。试验现象说明:爆炸气流能够强烈干预电弧,在短时间内将电弧迅速拉长并吹出陶瓷管外,加快电弧等离子体热游离和电弧能量的扩散,瞬间冷却并熄灭电弧。试验结果表明:从装置触发到灭弧结束历时70μs左右,其中从气流接触电弧到电弧熄灭的时间小于10μs,并且有TNT装置的灭弧效果要明显优于无TNT的装置,装置触发后产生的高速气流能够维持时间为600μs,强烈作用于电弧生成的初始阶段,实现对电弧的长久抑制,不会出现残压和电弧重燃现象,而且此装置能经受50次65 k A大电流冲击或20次100 k A大电流冲击。证明多断口爆炸气体灭弧防雷间隙装置能切实保证供电可靠性,保障电网的正常运行。

新型喷射气流防雷灭弧间隙的机理研究

为解决输电线路频繁遭受雷害的问题,一种安装于输电线路的新型喷射气流防雷灭弧间隙已开发并成功运用于10kv和35kv线路。采用改进的mayr电弧模型对新型防雷灭弧间隙熄灭单相接地短路电流的灭弧性能进行仿真。运用二维N-S方程和k-ε湍流模型求解喷射气流的速度和范围,以确定mayr模型的耗散系数。通过开断试验确定电弧模型的时间常数。通过对比在小电流灭弧试验中示波器波形和高速摄像机拍摄画面,所描述模型可较好的反映气流对电弧的强烈灭弧作用,证明喷射气流防雷灭弧间隙可快速、强烈灭弧。

影响爆炸气流灭弧防雷间隙灭弧时间的参数计算

为了研究爆炸气流灭弧防雷间隙的灭弧时间特性,利用电弧链式模型,对故障电弧电流元进行受力分析,得到电弧的运动特性。根据故障电弧熄灭的弧长判据,利用MATLAB软件对不同参数下故障电弧的受力进行编程仿真计算,得出理论灭弧时间,并分析故障电流、喷口角度、气流速度对灭弧时间的影响。经过分析可知:在相同的故障电弧电流条件下,灭弧时间主要由灭弧间隙气流速度大小决定,气流速度越快灭弧时间越短;当气流速度相同时,电流值越大灭弧时间越长;喷口角度对灭弧时间的影响较小。通过对不同参数下的灭弧时间试验,记录灭弧时间和灭弧过程,并与计算值进行对比,证明了爆炸气流灭弧防雷间隙的科学性。

喷射气体灭弧防雷间隙的灭弧效果

绝缘子串两端安装喷气式灭弧防雷间隙是一种新型灭弧防雷方法。为研究喷射气体灭弧防雷间隙灭弧能力,利用ANSYS14.0软件对气流作用于电弧的过程模拟仿真,同时建立Mayr电弧数学模型,对气流与电弧竞争关系进行了深入探讨。提出"疏导型"防雷思想,结合"气吹灭弧"的方法,发明了一种基于强气流作用下的灭弧防雷间隙装置。该间隙能够吸引雷电电磁脉冲触发装置中的弹丸,触发后产生的高速气流强烈作用于暂态电弧生成的初始阶段,实现对电弧的主动、初期、高效抑制,达到保护绝缘子串、高压输电线路和降低雷击跳闸率的效果。灭弧试验表明:安装喷射气体灭弧防雷间隙装置是一种新型高效的架空输电线路防雷保护方法,能够保证供电可靠性及电网的正常运行。

10kV多断点灭弧防雷间隙熄弧特性研究及应用

为了研究10 kV电压等级多断点灭弧防雷间隙的熄弧特性,采用Fluent软件对高速气流耦合电弧过程进行了仿真分析。同时搭建了试验回路并进行了灭弧试验,通过高速摄像机观察了电弧熄灭过程,并且利用示波器采集了灭弧波形。仿真结果表明:电弧在高速气流作用下被分段,切断电弧能量补给通道,电弧温度急剧下降,最终电弧熄灭。试验结果表明:10 kV电压等级多断点灭弧间隙具有良好的熄弧特性,能在0.3 ms时间内熄灭工频电弧并且在后续时间内电弧未发生重燃。实际运行结果表明:多断点灭弧防雷间隙在实际安装运行中能有效降低雷击跳闸次数以及抑制工频电弧发展。仿真结果、试验结果及实际运行结果一致证明了多断点灭弧防雷间隙能够快速、有效地熄灭电弧,抑制工频电弧重燃。

输电线路新型防雷间隙灭弧时间特性的研究

为降低架空输电线路雷击跳闸率和事故率,研制出一种区别于传统防雷设备的新型灭弧防雷间隙。当线路遭受雷击时,雷电冲击电流击穿间隙瞬间,该装置能够迅速动作,喷射出大量电负性气体,切断间隙两端电弧,避免绝缘子因电弧灼烧损坏。要达到避免断路器不因线路遭受雷击而跳闸的目的,防雷间隙的灭弧时间必须小于继电保护装置动作时间。文中通过大量试验研究,着重深入探讨该装置的灭弧时间特性。

多断口灭弧防雷间隙仿真与试验研究

为了解决雷击产生的工频电弧引起输电线路跳闸难题,研究了一种能快速熄灭工频电弧的多断口灭弧防雷间隙。简述了多断口灭弧防雷间隙灭弧原理,建立了气流耦合电弧的磁流体方程,确定了电弧二维仿真模型,并用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对高速气流耦合电弧过程仿真,在实验室内进行了灭弧实验,在实际运行中验证了其灭弧防雷效果。仿真、实验结果共同表明:多断口灭弧防雷间隙能够在0.3 ms内完全熄灭电弧,并且气流能够切断后续工频电弧通道能量补给,阻止电弧重燃。实际运行结果表明:多断口灭弧防雷间隙已经成功防护多次巨大雷击,线路正常运行未发生跳闸事故。

喷射气流灭弧防雷间隙在基站防雷中的应用

移动通信基站作为通信网络的重要组成部分,对用户的正常通信业务至关重要,因此一定要保证移动通信基站的工作可靠性。雷击事故会对基站通信业务的正常工作造成一定的影响,尤其是山区、空气湿度大的地区,雷击事故极易发生,同时对于山区、偏远地区来说,基站的维护具有较高的难度。因此文中提出了一种有效可靠的防雷措施——喷射气流灭弧防雷间隙,并建立了基于Navier-stokes方程的气流模型来论证这一防雷方式的有效性,得出它能大幅减少基站发生雷击事故的结论。此外,文章还介绍了喷射气流灭弧防雷间隙的动作数据传输功能,说明其能大大降低维护难度。

固相气流切除雷击短路故障下电力系统暂态稳定性分析

随着我国电力负荷的不断增加,各种新能源、新技术的不断投运,电力系统的稳定性问题也愈发的复杂。系统在受到大扰动后,断路器难以在极限切除时间和极限切除角内切除故障。雷击引起短路故障是系统发生大扰动的原因之一,然而当线路安装固相气流灭弧防雷设备之后,可通过快速灭弧方式切断短路故障。为分析固相气流灭弧防雷间隙切除雷击短路故障对电力系统暂态稳定性的影响,利用固相气流灭弧防雷间隙改进后的Mayer电弧模型作为短路点的等效接地电阻,将该模型与传统发电机转子状态方程结合,求解了两者耦合后的微分方程,并详细介绍了该方程基于改进欧拉法在MATLAB仿真环境中的程序设计,求解出功角与相对角速度的摇摆曲线,并与传统的断路器切除方式对比,得出固相气流灭弧防雷间隙切除雷击短路故障可大幅度提高了电力系统暂态稳定性。

高速气流灭弧防雷方法的机理和效果研究

电力系统中大部分的雷害事故源于输电线路,为解决线路雷击闪络,造成雷击跳闸这一难题,提出了高速气流灭弧防雷方法。该方法将雷击电弧转移到放电间隙,通过雷电流信号触发气丸爆炸产生高速气流,快速地切断电弧,有效地阻止了雷击跳闸。文中建立高速气流的速度场模型和Mary电弧暂态模型,利用FLUENT有限元分析软件对气流和电弧的耦合作用进行了仿真分析,得出爆炸产生的高速气流使电弧在1.7 ms内熄灭。在高压实验室进行了灭弧试验,通过高速摄像机和示波器监测电弧熄灭过程,试验显示高速气流能在2 ms内熄灭电弧,仿真结果和试验结果基本相符,两者得到的灭弧时间均小于输电线路的继电保护的时间,由此可以得出高速气流灭弧防雷方法的有效性和可行性。

基于气吹灭弧的输电线路防雷保护间隙的研究

传统输电线路防雷措施以抑制绝缘闪络为目的,由于受雷击强度、雷击类型、土壤电阻率、线路类型等多种不可控因素的限制,其防雷效果较差,性价比较低。基于气吹灭弧的新型输电线路防雷间隙,以抑制绝缘建弧率为根本目的,放弃抑制绝缘闪络,能够利用雷电流触发形成高速气流并在极短时间内熄灭工频续流电弧,从而大大降低雷击跳闸率。文章建立了气吹灭弧的数学模型,并进行了仿真分析和实验验证,以此验证了气吹灭弧防雷间隙的有效性。

灭弧防雷装置对电弧发展抑制的研究

当输电线路遭受雷击或绝缘子串工频闪络时,采用喷射气体灭弧防雷间隙装置能够有效保护绝缘子串免受工频电弧的灼烧,同时在冲击闪络击穿间隙后,能够迅速切断暂态电弧。其原理为:装置瞬间产生高速气流,在电弧处于"幼年"时就将电弧熄灭,这样深度抑制了电弧,即在暂态电流值为几安或者几十安时,气流就将电弧熄灭,最理想的情况就是没有电弧产生(由于电流值小,能量不足以维持电弧产生)。可见高速气体作用在电弧的时间点越早,灭弧效果越好。文中对该理论和喷射气流灭弧防雷间隙进行试验验证,采用高速摄像机拍摄画面,较好地反映了气流对电弧的深度抑制作用。

基于改进MAYER电弧模型的间隙防雷仿真分析

为使配电线路遭雷击时免受电弧灼伤,文章从电弧抑制的基本条件入手,通过理论建模分析的方法,研究具有快速熄灭工频续流电弧能力的新型防雷保护间隙的特性。MATLAB仿真表明在高速气体的冲击下,间隙电弧能够被高速气流快速切断而熄灭,从而避免了电弧对线路的灼伤。

喷射气流灭弧防雷装置

电力系统中,为了满足电力的稳定和安全,给用户良好质量的电力,防雷拥有举足轻重的意义。防雷可防止雷电过电压对人身或设备产生危害,满足电力系统或电气设备的安全运行,提供更稳定安全的供电,防雷可减少电力在传输途中受到雷电的影响,保证电力系统的稳定,提供给用户质量优良的电力。本文引王巨丰教授的喷射气流灭弧防雷间隙装置讲述新的防雷方式。

高土壤电阻率地区喷射气体灭弧防雷效果分析

电力系统稳定安全的运行是国民经济发展的重要保证,而雷击跳闸事故则对其产生严重影响。实际上,耐雷水平主要受接地电阻的影响,但高土壤电阻率地区耐雷设计水平普遍不足,且降阻方式繁琐、降阻程度不明显。喷射气体灭弧装置是一种具有主动灭弧能力的新型并联间隙。此防雷装置的防雷能力不受其他条件如土壤电阻率高等因素的影响。基于此,首先通过实验得到其有效灭弧率,又基于规程法建立了在安装喷体灭弧装置情况下的雷击跳闸率计算模型,最后选取典型的220kV线路进行合理验算,为将来工程安装提供依据。