电负性气体与电弧耦合灭弧的机理研究
发布时间：2020-07-07 00:38
【摘要】：电力系统发展壮大至今,雷电仍然是困扰电网运行安全性、可靠性,影响供电质量的悬而未决的问题。多重雷击的普遍性使电弧重燃率高、土壤电阻率的不可控性、长档距大峡谷地区地形的复杂性导致绕击率高,以及传统的“疏导型”“拦截型”防雷措施原理或者技术、工艺水平上等种种不足,是导致如今雷害频发,跳闸率居高不下的主要原因。雷击跳闸不仅给电力供给侧本身带来损害,每年给电力需求侧、社会发展带来的损失也相当巨大。因此,有效可靠的防雷新方法和设备的研发迫在眉睫。灭弧防雷方法是在普通并联间隙的基础上引入灭弧环节,能够同时消除由雷击带来的引起线路跳闸、绝缘设备损坏等事故的两大危险因素“过电流”“过电压”。国内外大量研发人员都设计了各自基于灭弧防雷方法的技术措施和设备。本文将基于灭弧防雷方法中的固相气体灭弧防雷间隙装置展开电弧与电负性气流耦合作用过程的研究,目的是揭示长空气间隙中电弧的形成、熄灭、重燃等物理过程的机理,揭示电弧发展的关键性因素,利用得出的相关结论指导样机的改良优化等。本文分为三个主要部分进行:理论模型、仿真及实验。理论部分将电弧归类为热等离子体范畴,通过一步步简化电弧模型,利用热力学能量守恒方程来描述电弧的发展过程。在稳态分析中发现,温度是影响电弧发展的最关键的因素,几乎与所有电弧参数正相关,如半径、电导率、电流强度、辐射量等。并且温度的积累滞后性质,介质电导率在长时间内维持较高水平,是电弧重燃的根本原因,抑制重燃的主要方向可为加强散热及介质强度。因此,在开放的灭弧空间内,高速电负性气体作用于电弧将有利于电弧的熄灭与重燃抑制。建模仿真部分将电负性气体与电弧耦合作用的过程,利用场方法理论,描述为电磁场、流动场和传热场三个物理场之间的叠加。推导建立由安培定律、法拉第电磁感应定律、质量守恒、能量平衡、动量平衡等基本定律衍生而来的多物理场耦合模型,并利用专业的基于有限元分析方法的仿真软件,对单次雷击、工频电流耦合单次雷击以及在加入高速电负性气体工频电流耦合单次雷击三种条件下电弧在空气间隙中的发展情况进行计算。从仿真结果的对比分析中证实了电弧重燃主要是因为温度过高导致介质电导率过高,介质强度达不到工频阻塞水平的观点,也验证了电弧重燃抑制方法的有效性。实验部分模拟110kV工况,设计绝缘配合和工频续流实验,得出最佳的绝缘配合比为0.85,固相气体灭弧防雷装置能够在2ms内熄灭2kA的工频电弧以及抑制电弧重燃。本文还选取了多重雷击、高土壤电阻率地区、大峡谷地区的挂网运行的雷电测数据,验证了装置的在面对复杂雷击工况下有效性。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM863
【图文】：
于无法根治世界性难题，雷电作为十大自然灾害之一，依旧是影响电网一要素。纵观社会以及电网防雷技术的发展，愈发复杂的负荷构成以及展的滞后，使得电网防雷明显呈现以下几个态势。逡逑性逡逑ＣＩＧＲＥ”（国际大电网委员会）公布的多国电网故障统计数据中显示，由发的直接跳闸或者断线等事故数占总数４０％－６０％［｜】。国网在对２０１０至２况总结中显不，雷击跳闹率尚达３９．４％－５０．８％。这一■指标在５００ｋＶ以上，更是高达４３．５％－６４．３％【１２］。逡逑，架空输电线路杆塔高且尖，输电走廊面积大，通常需要穿过高山、高的地区，且受到导线上电荷的库仑力的吸引，线路成为巨大的引雷。另一方面，雷击工况的复杂性更是导致问题悬而未决雷击事故高发多重雷击高发，是造成目前电网雷击跳闸率居高不下的主要原因。逡逑Ｊ邋＇￣１１邋＇邋？邋￣￣￣＊—？邋￣￣＇邋＊—■—？￣１￣ｒ—＿，＊￣￣ｒ－ ■—■￣￣｜—■￣■￣￣？￣？￣￣：逡逑５＇逦
广西大学工程硕士学位论文逦电负性气体与电派锅合灭弧的机理研究逦逡逑因此，在高土壤电阻率地区，雷击避雷线或者杆塔时，雷电引起的过电压水平较高，逡逑反击跳闸事故频发。逡逑（３）大跨越线路绕击跳闸高发。逡逑有大量统计数据表明，绕击是造成ｌｌ0ｋＶ以上电压等级线路跳闸的首要原因。在我逡逑国，１１０－２２０ｋＶ输电网，绕击跳闸率为５０％。维列夏金、Ｊ．Ｇ安德森等在对美国、俄罗逡逑斯等国家的调查统计中发现，７３５－７６５ｋＶ线路，绕击跳闸为大概率事件。逡逑峡谷增加的绕击概率
工程项士学位论文逦电负性气体与电抵耦合灭孤的机理研究雷电对电网的影响。逡逑实际工程运行中，这些“拦截型”措施能够在一定程度上降低雷击跳闸应雷击电流类型的多样性，雷电先导发展方向的分散性，雷击点的不可及地形地貌的多样性等不可控因素的变化，同时雷击感应过电压的空间量等瞬间产生的多次感应叠加使实际过电压幅值往往己超出绝缘耐雷水量控制，难以取得理想效果。逡逑导型防雷措施逡逑对雷击事故形成的第三个阶段，以保护绝缘免受电弧烧灼为目的，“疏导得到逐步推广应用。通过在绝缘子等被保护设备两端并联一对金属电极，气间隙的长度，使当雷击输电线路时并联空气间隙被优先击穿，雷击闪联间隙，从而使绝缘子串免于灼烧或损毁，称这种防雷设备为普通并联
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM863
【图文】：
于无法根治世界性难题，雷电作为十大自然灾害之一，依旧是影响电网一要素。纵观社会以及电网防雷技术的发展，愈发复杂的负荷构成以及展的滞后，使得电网防雷明显呈现以下几个态势。逡逑性逡逑ＣＩＧＲＥ”（国际大电网委员会）公布的多国电网故障统计数据中显示，由发的直接跳闸或者断线等事故数占总数４０％－６０％［｜】。国网在对２０１０至２况总结中显不，雷击跳闹率尚达３９．４％－５０．８％。这一■指标在５００ｋＶ以上，更是高达４３．５％－６４．３％【１２］。逡逑，架空输电线路杆塔高且尖，输电走廊面积大，通常需要穿过高山、高的地区，且受到导线上电荷的库仑力的吸引，线路成为巨大的引雷。另一方面，雷击工况的复杂性更是导致问题悬而未决雷击事故高发多重雷击高发，是造成目前电网雷击跳闸率居高不下的主要原因。逡逑Ｊ邋＇￣１１邋＇邋？邋￣￣￣＊—？邋￣￣＇邋＊—■—？￣１￣ｒ—＿，＊￣￣ｒ－ ■—■￣￣｜—■￣■￣￣？￣？￣￣：逡逑５＇逦
广西大学工程硕士学位论文逦电负性气体与电派锅合灭弧的机理研究逦逡逑因此，在高土壤电阻率地区，雷击避雷线或者杆塔时，雷电引起的过电压水平较高，逡逑反击跳闸事故频发。逡逑（３）大跨越线路绕击跳闸高发。逡逑有大量统计数据表明，绕击是造成ｌｌ0ｋＶ以上电压等级线路跳闸的首要原因。在我逡逑国，１１０－２２０ｋＶ输电网，绕击跳闸率为５０％。维列夏金、Ｊ．Ｇ安德森等在对美国、俄罗逡逑斯等国家的调查统计中发现，７３５－７６５ｋＶ线路，绕击跳闸为大概率事件。逡逑峡谷增加的绕击概率
工程项士学位论文逦电负性气体与电抵耦合灭孤的机理研究雷电对电网的影响。逡逑实际工程运行中，这些“拦截型”措施能够在一定程度上降低雷击跳闸应雷击电流类型的多样性，雷电先导发展方向的分散性，雷击点的不可及地形地貌的多样性等不可控因素的变化，同时雷击感应过电压的空间量等瞬间产生的多次感应叠加使实际过电压幅值往往己超出绝缘耐雷水量控制，难以取得理想效果。逡逑导型防雷措施逡逑对雷击事故形成的第三个阶段，以保护绝缘免受电弧烧灼为目的，“疏导得到逐步推广应用。通过在绝缘子等被保护设备两端并联一对金属电极，气间隙的长度，使当雷击输电线路时并联空气间隙被优先击穿，雷击闪联间隙，从而使绝缘子串免于灼烧或损毁，称这种防雷设备为普通并联
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 王彤;曾彦s
本文编号：2744376
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