爆轰气流截断电弧及重燃抑制的仿真与试验研究

鉴于新型爆轰气流防雷间隙尚缺乏重燃抑制机理与能力的研究,对此进行爆轰气流式防雷间隙的气流截弧及重燃抑制仿真,并通过冲击与工频续流相结合的联合试验对其截弧和重燃抑制效果进行验证。首先研究了爆轰气流作用于电弧的工作原理,并通过能量平衡理论建立气流场和电弧耦合的三维可压缩磁流体力学模式;其次利用COMSOL Multiphysics仿真软件进行磁流体动力学仿真;最后通过搭建爆轰气流试验平台进行工频续流遮断试验。仿真结果表明,爆轰气流将在工频续流的初始发展阶段强烈作用,可在3ms内截断电弧并抑制重燃。试验结果表明,试品成功熄灭110kV等级的工频电弧并在后续时间内电弧未发生重燃,爆轰气流的持续时间对抑制电弧重燃的效果影响重大。

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。