基于喷口射流的强气吹灭弧防雷间隙的分析与研究

发布时间：2024-09-22 21:08

　　雷电活动至今是人类不能驾驭的自然灾害,雷害是电网故障的主要原因。随着电网规模猛增,人们生活水平的不断提高,对供电的稳定性的要求也不断增大,传统防雷理论和装置有着缺陷和不足,缺少针对性和匹配度,面对随机性和突发性强,机理复杂的电网雷害治理效果不佳,雷击跳闸率和事故率居高不下。为此,本文研制了一种能有效降低雷击跳闸率和事故率的强气吹灭弧防雷装置。本文首先分析了电弧的特性,包括电弧的物理结构、电压特性,基于电弧等离子体热力学特性,散热特性及过程。电弧的能量散失主要通过热辐射,热对流和热传导的方式,通过分析可知高速气流作用于电弧时,可加速电弧的去游离过程,也能起到加速电弧热对流散发能量的作用,为强气吹灭弧防雷装置的灭弧理论分析提供基础。分析研究现有的电弧黑盒模型,从能量平衡的原理出发,并通过MATLAB建立Mayr电弧模型,模拟电弧自然熄灭的过程,并分析电弧自然熄灭过程中的电流和电压。分析高速气流场模型,并建立了灭弧筒约束空间内的高速气流冲击波模型。结合电弧模型,高速气流场模型和灭弧筒约束空间内的高速气流冲击波模型,建立电弧与高速气流场的耦合模型,最后建立基于等离子体的高速气流灭弧模型。通过数学...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状、水平及发展趋势
        1.2.1 国内外对并联保护间隙的研究
        1.2.2 防雷设备存在的缺陷
        1.2.3 现有防雷模式存在的缺陷
        1.2.4 新型防雷技术
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 电弧的特性分析
    2.1 电弧的组成
    2.2 电弧的电压特性
    2.3 电弧等离子体热力学特性
    2.4 电弧散热过程
        2.4.1 电弧的热传导过程
        2.4.2 电弧的热辐射过程
        2.4.3 电弧的热对流过程
    2.5 本章小结
第三章 电弧、高速气流及两者耦合的数学模型
    3.1 电弧黑盒模型
    3.2 维非定常流的高速气流模型
    3.3 灭弧筒内高速气流冲击波数学模型
    3.4 灭弧筒内高速气流冲击波作用时间
    3.5 高速气流场耦合电弧模型
        3.5.1 电弧的速度模型
        3.5.2 电弧的温度模型
    3.6 基于等离子体的高速气流灭弧模型
    3.7 电弧重燃判据
    3.8 高速气流初步算例分析
        3.8.1 气丸反应过程
        3.8.2 气体膨胀过程
        3.8.3 高速气流冲击波作用时间
    3.9 本章小结
第四章 高速气流灭弧过程的仿真与分析
    4.1 COMSOL Multiphysics软件介绍
    4.2 仿真建模
    4.3 仿真结果及分析
        4.3.1 建弧过程
        4.3.2 灭弧过程
    4.4 本章小结
第五章 强气吹灭弧防雷间隙的实验研究及实际运行效果分析
    5.1 冲击电压放电特性实验
    5.2 高速气流熄灭电弧实验
    5.3 强气吹灭弧防雷装置实际运行效果
        5.3.1 输电线路雷害情况分析
        5.3.2 强气吹灭弧防雷装置在110kV线路上实际投运情况
    5.4 本章小结
第六章 结论和展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文



本文编号：4006109