中速磁浮列车雷电试验及仿真研究

[目的]中速磁浮列车在高架线路上运行时,车身有可能遭受雷击。若中速磁浮列车车体采用复合材料,在遭受雷击时有可能受损甚至被击穿,进而使乘客受到雷击伤害。为此,需要在复合材料车体设计时进行防雷设计,而雷电在列车上的附着点是设计的关键。[方法]制作了中速磁浮列车单节车厢的精确缩比模型,阐述了磁浮列车雷电附着点试验的依据、试验件、试验方法及试验结果。采用COMSOL Multiphysics有限元数值仿真软件,将中速磁浮列车雷电附着点的区域分为车头风挡、车身顶部、侧棱、侧棱尖端、设备安装区域以及地面6个部分,并对整车进行了雷电仿真计算。[结果及结论]通过列车缩比模型雷电试验获得了单节车厢较为详细的雷电附着点分布情况,雷电仿真得到列车表面电场分布情况,仿真结果与试验结果相吻合。结合试验及仿真结果,提出了中速磁浮列车的雷电防护设计建议。

GIL雷电试验过冲研究与应用

为解决电力设备气体绝缘高压输电线路(Gas Insulated High-Voltage Transmission Line,GIL)样机在雷电冲击耐受电压试验中出现过冲,研究了雷电试验原理与试验设备冲击发生器的特性,利用软件Matlab/Simulink建立冲击发生器放电回路模型,并通过实际试验验证其正确性。基于理论通过仿真分析确定影响波形的主要因素波前电阻、波尾电阻与试品负载,以及次要影响因素外接引线的长度。试品电容量在3 050 p F以内时,通过调节调波电阻实现满足标准GB/T 16927.1—2011波形要求,当超过3050 pF时,可采用阻容滤波电路抑制电压峰值过冲或拆分试品进行试验,以减少负载过大带来的过冲。最后针对GIL试品给出试验方案,使得雷电试验顺利通过。

风电叶片接闪器腐蚀及其雷电试验研究

风力发电是一种大规模应用新能源,由于设备自身的特点,叶片容易遭受雷击,需安装接闪器进行雷电防护。根据叶片实际运行中遇到的接闪器大气腐蚀问题,研究了大气腐蚀的特点,归纳概括了常用铝合金材质叶片接闪器的腐蚀速率,并对接闪器1000 h盐雾腐蚀后的叶片进行雷电试验,评估接闪器腐蚀后的防雷性能。

66kV干式变压器雷电冲击试验故障分析

本文中作者针对研发的一台66kV等级干式变压器雷电冲击试验过程出现的故障进行了研究,通过有限元仿真方法复现了试验故障原因,并通过仿真数据优化设计方案后,使得产品顺利通过了试验验证,证明了仿真分析的有效性及准确性。

电抗器类低电感负载雷电冲击耐压试验研究

为确保电抗器类低电感负载的雷电冲击耐压试验的有效进行,需要建立精确等值电路模型,从而产生标准的雷电冲击电压波形。分析了负载电感对雷电冲击的电压波形的影响。利用矢量匹配法结合小脑神经网络对电抗器等值电路参数进行了拟合预测,从而建立了考虑不同频段阻抗特性的电抗器模型。利用电磁瞬态计算程序(EMTP)仿真软件产生雷电冲击电压仿真波形,并讨论了仿真波形特征参数的有效性。传统的Marx冲击回路接入电抗器类低电感负载时会导致冲击电压波形波尾时间严重缩短。采用Glaninger冲击发生回路可以减轻受低电感负载影响的程度。利用矢量匹配法结合小脑模型连接控制器(CMAC)网络预测出电抗器电路参数值。由该值仿真得到的冲击阻抗特性曲线与实测曲线较为一致。仿真得到的冲击电压波形特征参数均符合标准规定要求。

飞机全机雷电试验机动式装置和试验技术的研究与应用

飞机是国防和国民经济的重大战略装备.全机雷电试验是确保我国自主研制飞机安全可靠的关键技术.由于技术封锁,此前国内全机雷电试验技术还处于空白.研制出机动式全机雷电试验装置、建立全机雷电试验方法以及形成满足民航适航要求的雷电适航性验证规程是我国航空工业和国家战略发展的迫切需求.

限制特高压开关设备雷电冲击过冲的试验回路开发

随着特高压开关类产品的普及,雷电冲击试验中过冲偏大的问题,已成为国内外试验技术人员所关注的热点问题。虽然最新的IEC 60060-1:2010及GB/T 16927—2011标准放宽了对过冲的要求和限制,但是通过近几年特高压开关类产品的雷电冲击试验来看,过冲仍难以控制在10%以内。笔者通过建模仿真,设计开发了参数合理的过冲阻尼装置,并将其应用于雷电冲击试验回路中,有效地抑制了过冲,使得过冲从22%降至5%左右,满足了标准的要求,对实际试验具有一定指导意义。

基于优化模型的直流电缆雷电冲击电压试验波形参数控制

雷电冲击试验中的直流电缆为大电容试品,试验回路中电感对冲击波形的影响不可忽略,冲击电压发生器电阻参数设置不当将会导致波形过冲和振荡,为此提出一种基于优化模型的雷电冲击电压试验波形参数控制方法。首先,对试验回路进行理论推导,并分析波前时间和过冲率之间的关系,在此基础上引入一个可用于表征波形过冲率的变量Δ_m;其次,以波前时间最小为目标函数,通过限制Δ_m的数值对波形过冲率进行约束,建立电阻参数优化模型;最后,设置不同的Δ_m对模型进行求解,并通过仿真计算和实际试验验证其有效性。结果表明,随着Δ_m设置值的增加,过冲率呈上升趋势,波前时间呈下降趋势,优化模型能够对波形参数进行有效控制。为确定Δ_m的合理设置范围,研究了不同试品电容、不同回路电感下Δ_m设置值对过冲率、波前时间的影响。结果表明,Δ_m取值为0.9~1时,能够保证波形过冲率不超过标准规定的10%。

变压器雷电冲击试验空间磁场对智能组件影响的计算分析

变压器智能组件在雷电冲击试验考核时,其电源模块、通讯模块等频繁发生故障,迫切需要掌握雷电冲击试验过程的空间磁场特性,以有效指导电磁干扰防护。通过试验测量获得了雷电冲击试验回路的电流波形,然后基于电磁场的三维有限差分（finite-difference time-domain,FDTD）算法进行空间磁场计算,最后由电磁兼容抗扰度试验标准评估雷电冲击试验时智能组件的受干扰程度。计算得到100%全波试验时,在距变压器1~6m典型智能组件位置处的磁场幅值均小于100A/m;而100%截波试验时可达160A/m。通过比较磁场变化率,可以发现,由5级脉冲磁场和5级阻尼振荡磁场抗扰度试验来考核智能组件承受雷电全波试验骚扰的能力是严格的,但考核雷电截波试验骚扰则不够严格。

特高压变压器长波前时间雷电冲击试验及其等价性分析

特高压变压器高压线端雷电全波冲击试验具有波前时间延长的特点。为了解决较长波前时间雷电全波冲击试验不能完全考核验证按标准波前时间设计的雷电冲击特性这一问题,考虑到雷电全波冲击电压的波前时间实际上主要影响绕组的纵绝缘,波前时间延长可能会对某些纵绝缘的考核偏松,而截波冲击试验对绕组首端附近部位纵绝缘冲击梯度的考核较全波冲击试验更为严格,指出截波冲击试验可弥补全波冲击电压波前时间延长的缺陷。结合双绕组模型低电压的冲击测量实例,对截波冲击与全波冲击作用下的绕组电位及梯度分布进行了等价性分析和比较,得出对于例行试验的变压器产品,可将截波冲击试验作为较长波前时间全波冲击试验的补充试验项目,从而完善了特高压变压器雷电冲击试验的顺序。

雷电冲击试验冲击电压发生器调波电阻的确定

在进行雷电冲击试验时,需对冲击电压发生器的调波电阻(波前电阻Rf、半峰值电阻Rt)进行调节,使冲击波形符合标准IEC60060-1的要求:波前时间tf为1.2μs(±30%),半峰值时间tt为50μs(±20%)。针对快速确定冲击电压发生器调波电阻的问题,对冲击电压发生器放电等值回路进行了数学分析,建立了关于Rf、Rt的非线性方程组,并采用混合遗传算法进行了求解。得到Rf、Rt的数值计算解后,在Matlab环境下对雷电冲击放电回路进行了仿真分析。最终,在高压试验大厅进行了现场试验加以验证。研究结果表明,所采用的调波电阻确定方法能够保证冲击波形符合标准要求,缩短设备调试时间,可为现场试验人员提供理论指导。

大尺寸特高压输电线路雷电屏蔽性能模拟试验影响因素

输电线路雷电屏蔽性能模拟试验研究是线路雷电防护研究的重要手段。根据实际观测的雷电梯级先导停滞时间,确定采用负极性20/2 500?s和负极性80/2 500?s两种操作冲击电压波形模拟雷电最后一击的放电过程,针对1 000 kV特高压线路SZ322型杆塔开展了模型比例为1:12.5的大尺寸雷电屏蔽性能模拟试验。试验结果表明:导线接地方式明显影响导线的放电被击概率;正极性偏置电压将增大导线的放电被击概率,负极性偏置电压将减小导线的放电被击概率;波头时间对放电路径影响不明显;导线被击概率随着线路保护角的增大而增大。所得结果为后续特高压线路雷电屏蔽性能试验的开展提供参考借鉴。

不同接线方式下直流电缆雷电冲击试验研究

针对直流电缆雷电冲击试验中电压测量波形存在异常抖动、不符合标准的问题,对冲击电压发生器先接分压器,后接试品接线方式(记为方式Ⅰ)的冲击试验放电回路进行了理论分析,并在Pspice环境下进行仿真,观察电容分压器两端的测量波形与试品两端的实际波形之间的差异。分析认为,电容分压器与电缆试品之间存在的引线电感导致测量波形与试品实际波形有一定的偏差,当引线电感过大时甚至会发生异常抖动。为此,提出了先接试品,后接分压器的接线方式(记为方式Ⅱ)。在不同的引线电感下,比较了2种接线方式下测量波形和实际波形的一致度以及时间参数(波前时间、半峰值时间)的测量误差以验证方式Ⅱ的合理性。研究结果表明:采用方式Ⅰ,随着引线电感的增大,测量波形的异常抖动幅度增大,且与实际波形的偏差愈来愈大,时间参数的测量误差也随之增加;而采用方式Ⅱ,即使引线电感较大,测量波形也不会出现异常抖动,能较好地逼近实际波形,同时测量误差被限制在较小值。采用方式Ⅱ对电缆试品进行了现场雷电冲击试验,结果表明试验波形的异常抖动消失,与仿真结果一致。

特大型水电站GIS雷电冲击试验分析

以三峡水利枢纽地下水电站开关站(GIS)设备的雷电冲击电压试验为例,对试验原理、设备和试验程序进行了详细描述。在试验过程中出现了放电现象,同时发现大电容量的试品在进行雷电冲击电压试验的波形选择和在GIS设备的安装施工中也出现了一些问题。为此,针对上述出现放电现象的原因及其他一些问题进行了分析研究,研究结果可以为大型气体绝缘开关站的雷电冲击电压试验提供借鉴与指导。

500 kV HGIS雷电冲击试验击穿的原因分析

阐述了超高压GIS设备在出厂检验时需要作雷电冲击试验,能有效检查制造、装配工艺等环节出现的问题。简述了一台500 kV HGIS在进行雷电冲击试验(出厂试验)时击穿的现象,查找故障的方法,确定故障气室后,通过内窥镜发现放电点在套管上,将故障套管拆除后,更换上雷电冲击试验通过的套管后,雷电冲击试验通过。对故障套管解体后,在导电杆和屏蔽罩上发现了明显放电点,装配车间清洁度不够,致使装配质量具有分散性,导致雷电冲击试验击穿,并提出了防范措施。

智能电力变压器在雷电冲击试验中问题的研究

1前言 随着我国智能电网建设的稳步推进．国内多家单位积极开展对智能变压器技术的开发。本次检测试验内容分为两类，第一类为智能电力变压器本体（含植入传感器）的检测，第二类为智能电力变压器的整体联合调试试验。根据要求，智能电力变压器本体试验的前提条件是：所有传感器和智能组件应安装完毕，设备布置应模拟现场分布，智能组件柜与变压器本体距离不远于现场情况，试验时所有智能组件均处于正常运行状态。

特高压GIS设备雷电冲击试验波形及参数探讨

论述了特高压GIS设备在出厂检验时需要作雷电冲击试验,能有效检查制造、装配工艺等环节出现的问题。对雷电冲击等值回路进行分析和参数计算,提出在产品试验时,现场存在试验较多的影响因素,雷电波形有些畸变并且参数往往达不到标准雷电冲击波形1.2±30%/50±20%μs的要求。根据这一客观情况,对试验参数重新计算和探讨,使波形和参数能较好地接近标准要求,从而达到满意的结果。

电力变压器雷电冲击试验波形的电阻调节

分析了波头电阻与波尾电阻的特性 。

550kV GIS雷电冲击试验闪络故障分析

经对某550 kV开关站GIS雷电冲击试验中各种故障产生的原因进行了分析,提出应采取以下措施提高GIS运行可靠性:对GIS生产、安装的质量控制,杜绝盆式绝缘子、导体、外壳内壁出现砂眼、毛刺等缺陷的产生,盆式绝缘子开孔边角、拐角应圆滑过渡,连接内屏蔽电极的导体与盆式绝缘子应做到无间隙的紧密结合,安装过程中应把打磨过程形成的金属性颗粒、细屑清理干净,冲击试验的顺序应先正极性、后负极性等。

配网复合绝缘横担防雷试验研究及耐雷水平计算

传统铁横担上使用的绝缘子雷电冲击50%击穿电压(U50%)比较低,存在绝缘导线雷击断线的情况。因此,绝缘性能好、强度高、质量轻的复合绝缘横担开始受到人们的广泛关注,有利于提高配电网的耐雷水平。为了进一步研究复合绝缘横担的防雷性能,本文在不同海拔地区开展雷电冲击闪络试验,得到了10 kV复合绝缘横担的U50%和伏秒特性曲线。并在试验的基础上,利用电磁暂态程序(ATP-EMTP)建立了10 kV线路雷击仿真模型,分析计算复合绝缘横担的耐雷水平。结果表明:在海拔为22 m地区,复合绝缘横担的正、负极性U50%分别为415.43 kV和589.14 kV,而针式绝缘子的正、负极性U50%分别为151.05 kV和200.77 kV。在海拔为2 100 m地区,复合绝缘横担的耐雷水平降低了20%左右,但仍远高于针式绝缘子。因此,复合绝缘横担展现出优异的防雷性能,具有广阔的应用前景。