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。

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。

压缩气流灭弧条件下配网线路雷击跳闸率计算

压缩气流灭弧防雷间隙是一种冲击电弧诱导型灭弧防雷装置,它通过灭弧管道的特殊排列结构使得冲击电弧能够被优先吸引进入在压缩管道内并形成压力梯度产生自膨胀气流,在各个相邻灭弧管道拐点处粉碎性截断电弧直至电弧熄灭。为了计算在安装压缩气流灭弧防雷间隙后的雷击跳闸率,文中根据并联间隙与绝缘子串的放电电压分布特性得出了灭弧防雷装置的有效保护系数,通过数理统计的方法处理了试验数据,得出了安装压缩气流灭弧防雷间隙后配网线路上的建弧率,同时建立了压缩气流灭弧防雷间隙下的雷击跳闸计算模型。通过算例计算了某线路在安装灭弧装置前后的雷击跳闸率,通过数据分析可知安装压缩气流灭弧防雷间隙后有效降低了雷击跳闸率。

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。

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。

爆炸气流作用下暂态电弧自熄灭时间计算

爆炸气流是影响暂态电弧自熄灭时间的重要因素,为此,从电弧运动的角度出发,研究了利用爆炸气流灭弧装置产生的爆炸气流对电弧自熄灭时间的影响。利用链式电弧模型以及电弧自熄灭弧长判据,对在故障电流为1 k A时不同喷口角度、气流速度灭弧参数下的电弧自熄灭时间进行仿真计算,并与试验结果进行比较分析,研究结果表明:在气流速度为300 m/s、电流1 k A、喷口角度60o时,仿真中得出电弧自熄灭时间为0.3 ms,而试验中得出的电弧自熄灭时间为0.4 ms,仿真值与实际值基本相符。电弧自熄灭时间与爆炸气流速度有关,在相同的故障电弧电流的情况下,电弧自熄灭时间随着气流速度增大而减小。这说明了爆炸气流灭弧装置在灭弧性能上的可行性。

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。

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。

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。

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。

35kV架空输电线路间隙灭弧的研究

为解决35 kV架空输电线路的雷击问题,研制了在35 kV架空输电线路上的防雷保护间隙喷射气流灭弧装置。该装置运用了"瞬时疏导"的防雷理念,能够在线路发生雷击闪络时有效地保护绝缘子串免受工频电弧的灼烧,在疏导雷电能量后能够迅速切断工频续流电弧,实现既可以限制绝缘子的外部过电压又可以避免断路器频繁跳闸的功能。笔者在链式电弧模型的基础上结合激波理论研究喷射气流条件下电弧的运动,对电弧的熄灭过程进行了讨论。在高压试验中借助高速摄像机和数字示波器,获取了在高速气流作用下电弧被迅速熄灭的过程图像和数据。

爆轰气流耦合电弧的仿真与试验

为了有效地防止输电线路雷击跳闸,研究了一种主动、快速截断电弧的爆轰气流灭弧防雷装置,该装置并联安装在绝缘子两端,当发生雷击时,上下电极之间产生工频电弧,同时信号采集装置采集到雷电脉冲,雷电脉冲触发灭弧能量团爆炸产生的爆轰气流熄灭电弧。通过运用软件AUTODYN仿真分析得到近似理想状态下爆轰气流灭弧防雷装置在0.08 ms以内熄灭电弧;搭建试验电路进行灭弧试验,用摄像机观测得出爆轰气流灭弧时间为0.4 ms。仿真与试验得出的灭弧时间都小于继电保护动作的时间,从而说明爆轰气流灭弧装置具有良好的熄弧特性。

灭弧装置内爆炸冲击波的数值模拟及其应用研究

基于疏导型防雷理念的新型喷射气流灭弧防雷间隙装置能快速响应雷电流,爆炸产生高速高压气流冲击波并作用于暂态发展阶段的工频续流致电弧熄灭。灭弧装置包括灭弧三硝基甲苯(Trinitrotoluene,TNT)炸药、环形接闪电极以及半封闭圆柱形灭弧室,为此,利用ANSYS AUTODYN有限元分析软件,建立装有TNT炸药的灭弧装置半封闭爆炸冲击波数学模型,旨在研究灭弧爆炸冲击波在半封闭灭弧室内的衰减传播规律,并根据爆炸冲击波的传播特点分析空气间隙工频续流电弧在TNT爆炸冲击波作用下的可能最先切断点分布以及其对间隙电弧重燃的抑制作用。

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。

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。

基于改进电弧模型的PSCAD仿真分析

通过理论建模分析的方法,根据电弧的基本控制方程,建立了喷射气流条件下改进的Mayer电弧模型,并利用PSCAD对气流灭弧过程进行了仿真。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。

高铁接触网雷击防护组合间隙装置的熄弧机理研究

为了解决高铁接触网雷害问题,目前研制了一种应用于高铁接触网的组合型多断点灭弧防雷间隙装置(CMALPGD)。为了研究灭弧装置的熄弧效果,本文论述了装置的灭弧原理,分析了灭弧气流产生机理,并量化计算得到灭弧室内冷空气加热到1000T的时间仅需要19. 77“s,为热膨胀气流产生提供了充足的条件;接着借助ANSYS仿真软件仿真分析得到灭弧装置开始产气时间约0. 1ms,并在2.5 ms将电弧熄灭。理论和仿真研究为CMALPGD未来应用于高铁接触网提供了宝贵参考。

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。