对于Cassie电弧模型爆炸气体灭弧时间的研究

现阶段国内输电线路雷击跳闸率居高不下,传统线路避雷器的保护能力难以满足线路安全需求,因而研发出了一种基于并联间隙并具有自灭弧能力的爆炸气体灭弧防雷间隙装置。当线路遭受雷击时,雷电过电压优先击穿间隙,间隙击穿同时雷电流泄放过程中使装置动作,喷射出的爆炸气体将电弧拉长直至截断,确保绝缘子不受到电弧的烧蚀。对爆炸气体作用下的电弧发展模型对该装置的保护性能分析尤为重要,因此利用Matlab Simulink软件结合Cassie电弧模型对爆炸气体灭弧进行仿真分析,并通过理论模型研究电弧熄灭时间,结合大量试验数据与理论值对比。仿真结果表明,4 ms左右电弧被完全熄灭,试验结果的灭弧时间约为6 ms,验证了仿真模型和试验结果的一致性,也证明了爆炸气体灭弧时间上的安全可靠性。

基于磁流体理论的气吹灭弧装置性能研究

我国的配电线路分布密集,并且绝缘强度和耐雷水平均较低,加之雷害的高发性和高危性,降低雷击跳闸率、保障配电线路可靠运行具有重大研究意义。多重曲折断口灭弧装置是一种自能式气体灭弧装置,能够大幅度降低雷击跳闸率。该文基于磁流体理论(magnetohydrodynamics,MHD),分析该装置内的电弧形成、熄灭以及自膨胀气流的产生原理,利用COMSOLMultiphysics仿真软件搭建了灭弧装置的2维几何模型,通过分析仿真结果,详细阐述了在整个灭弧过程中气流能量与电弧能量的持续性竞争过程;根据IEC标准搭建了工频续流灭弧试验平台,进行了工频续流遮断试验,试验结果表明该装置能够在800μs内熄灭1.5kA工频续流;通过实际线路运行数据显示该装置能够有效灭弧、大幅度降低雷击跳闸率。

气体灭弧防雷间隙安全性能分析

雷电作为当代电网第一事故源,危害极大。而传统的防雷技术措施由于原理限制、技术瓶颈等问题,加之输电线路输送容量大,自然条件复杂,导致线路防雷性能无法达标、耐雷水平低及雷击跳闸断线率高等问题。现有的防雷设备存在残压超标、热击穿引起短路、断路器频繁动作引起拒动以及变压器爆炸等安全事故,无法满足现代高标准的电力系统可靠安全性要求。因此,研究针对110 kV输电线路设计的固相气体灭弧防雷间隙安全性能问题,首先通过理论对其安全性进行分析,其次根据实验进行验证,最后利用数据统计证明其在运行中的可靠安全以及防护效果。

配网线路压缩灭弧防雷间隙的研究

由于配网线路耐雷水平低,网络结构复杂,常常遭到直击雷和感应雷过电压的影响,导致线路跳闸和设备损坏,给电网运行安全带来极大的风险。为解决配电线路雷击跳闸的问题,研究了一种压缩灭弧防雷间隙:通过有效的绝缘配合使得雷电闪络能够准确地控制在设定的防雷间隙之中,利用雷电冲击电弧自身的能量进行压缩,产生"磁抽吸"效果使得大量气体被吸入压缩管道,在压缩管道内温度瞬间上升产生自膨胀气流,加速电弧突变拐点的能量耗散,使得电弧能在电力系统继电保护装置最快动作时间之前有效地熄灭。本文建立了灭弧过程中最为关键的压缩、温升、对吹模型;在冲击电弧实验中,示波器的波形有效地证明压缩灭弧装置可以对冲击电弧进行能量分段并截断电弧;在工频电弧实验中,通过与普通并联间隙的灭弧效果比较,发现压缩灭弧装置可以使工频电弧电压波形衰减周期更快、幅度更大,装置可以在1 500μs内对2 kA的工频电弧进行截断并且熄灭。压缩灭弧防雷间隙在35 k V配电线路运行效果良好,能够有效地降低配电线路的雷击跳闸率。

基于高速气流灭弧的防雷间隙的仿真分析和试验研究

与传统防雷措施不同,基于高速气流灭弧的防雷间隙是一种新型防雷措施,它是基于普通并联间隙的设计理念,通过加装信号采集器和灭弧筒来实现高速气流熄灭电弧,规避了普通并联间隙不能主动熄灭电弧的瓶颈。本文首先介绍新型防雷间隙的作用机理,通过仿真分析和试验研究来探究高速气流对于由雷击引起的冲击电弧的影响,抑制了工频电弧的深度发展,进而有效地避免了雷击跳闸事故。接着分析了电弧重燃抑制理论,装置在实际挂网运行中取得了优异的效果。