基于COMSOL Multiphysics的多重雷电流分量对OPGW断股分析

光纤复合架空地线(OPGW)的断股严重影响着电力系统的安全稳定性,为了研究雷电流对OPGW断股的影响,应用COMSOL Multiphysics对雷击点局部温度进行仿真,对连续雷电流B、C分量的作用下与多重雷电流A、B、C分量的作用下进行OPGW断股特性分析。结果表明:转移电荷量的大小是决定断股的主要原因。多重雷电流A、B、C分量作用产生温度与断股损伤程度均高于连续雷电流B、C分量的作用。先导雷电流分量越多,作用在OPGW表面遗留的载流子越多,转化的温度越高,形成的等离子通道与后续雷电流C分量形成的等离子通道更容易快速结合。先导雷电流产生的温度可弥补转移电荷量的所生成能量的温度,即雷电流A、B分量具有研究意义。仿真结果为今后OPGW的抗雷击性能与机械性能研究提供参考。

雷电流分量对碳纤维增强型复合材料层合板的雷击损伤效应

为了研究不同时序组合方式的多重连续雷电流分量作用下碳纤维增强型复合材料(carbon fibre reinforced plastics,CFRP)层合板的雷击损伤特性,通过雷击损伤区域形态观察,红外温度测试,C扫描探测等手段,对比了多重连续雷电流分量作用下CFRP的雷击损伤类型及损伤程度,研究影响CFRP雷击损伤深度和面积的因素,并探索多重连续雷电流分量在CFRP层合板上的散流特性与作用机理。研究发现:CFRP层合板的雷击损伤类型包括纤维断裂、烧蚀,树脂热解,铺层分离等。在论文实验条件下,当雷电流A、B、C及D分量连续作用时,损伤面积达2790 mm2,损伤深度约为1.28 mm。在多重连续雷电流脉冲作用过程中,雷电损伤深度主要与上升梯度高的雷电流A及D分量产生的局部热效应、冲击力效应及介质击穿有关;而CFRP层合板雷击损伤面积与表面温度的增加主要受到作用时间长、转移电荷量大的雷电流C分量的影响。对多重连续雷电流损伤效应的研究能够加深对雷击作用过程的理解,为CFRP雷电直接效应测试标准的完善、CFRP结构的优化和设计提供实验依据与理论基础。