配网线路多断点气吹灭弧装置防雷保护的研究

发布时间：2020-07-13 12:54

【摘要】：架空输电线路暴露在复杂多变的自然环境中,受到许多不可控因素的影响,其中雷击灾害是引起线路跳闸的主要因素。我国的配网线路蜿蜒曲折,分布广泛,绝缘水平低,更易遭受雷害的侵袭。伴随城镇化的加快,生活水平的不断提高,配网线路在用户侧的重要性越来越突出。但现有防雷理念和技术都有缺陷和不足,无法从根本上解决雷击灾害。为此本文研制了能有效防治雷害的多断点气吹灭弧装置。本文首先介绍了电弧的物理性质,包括电弧的电压特性、伏安特性,电弧的温度和半径,分析描述了它们之间的变化关系;此外从电与磁的角度阐述了电弧的自磁压缩特性,为多断点灭弧防雷装置的理论分析提供佐证;电弧的能量消散主要以传导和对流的方式,增强电弧周围气体介质的速度,有利于加快电弧的熄灭。通过分析研究现有的电弧模型,利用MATLAB仿真后的Mayr电弧模型得出在没有强迫灭弧的条件下,电弧自然过零点时可以在11.3ms左右熄灭;电弧进入灭弧通道后受到通道壁、自磁和膨胀气流的三重压缩,使得电弧能量集中于通道的轴心,在中心产生高速气流,对电弧形成强烈的纵吹。结合通道模型和纵吹模型,本文提出了由质量守恒、动量守恒、能量守恒以及绝热方程、电磁方程组成的基于等离子体的发展电弧模型,此模型能更全面的表现气流与电弧的耦合过程。仿真分析得出气流作用于电弧,将其截断时间在0.1～0.12ms内;冲击电弧自身能量能快速转换为气流的动能,此时冲击气流能量远大于电弧持续放电所需的能量。冲击气流熄灭电弧后,在灭弧通道内的压力很低,接近真空状态,因此电弧重燃被深度抑制。灭弧试验证明了防雷装置的有效性,试验中可看到高速气流与电弧的作用强烈。正常情况下装置不会影响线路的运行,在线路遭受雷击时,装置可保护绝缘子串。灭弧试验的数据显示灭弧装置的响应速度和灭弧速度极快,在冲击能量的衰减期将电弧熄灭,大约在0.2ms内电弧被截断且不重燃。通过试验得出与柱式绝缘子并联的10kV灭弧装置的雷电冲击50%放电电压约为86.85kV。试验数据表明,多断点气吹灭弧防雷装置的伏秒特性曲线符合保护绝缘子的要求,能先于绝缘子串击穿。实际应用也验证了多断点气吹灭弧防雷装置的有效性,值得大力推广。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM863
【图文】：

图１－１叠加雷脉冲波形逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ邋ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ邋ｓｔｒｉｋｅ邋ｐｕｌｓｅ邋ｗａｖｅｆｏｒｍ逡逑多年的雷电观测数据表明，叠加性雷击数量占到地面落雷的７０％。雷击放电是多个逡逑脉冲波，第一次的放电幅值最大，后续依次减小，称为雷电的回击；雷电通道打通后又逡逑

图１－３多次闪击的叠加性雷击逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ邋ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ邋ｓｔｒｉｋｅ邋ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ邋ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋ｓｔｒｏｋｅｓ逡逑国际大电网委员会在２０１３年发出报告指出，叠加雷击是普遍存在的，自然界的雷逡逑都会有大于三次小于五次的回击。广东省气象局在从化人工引雷基地采集到的一次包逡逑８次闪击的叠加性雷击波形，叠加性雷击被瑞典的科学家利用先进的设备捕捉到，它逡逑括了邋１１次的雷回击。综上所述，叠加性雷击是个大概率事件，但现有防雷技术对叠逡逑性雷击的防护为空白。逡逑叠加性雷击对电力系统的破坏巨大，导致系统中避雷器爆炸、断线、设备损坏等严逡逑事故，降低电网的供电可靠性。叠加雷的能量在毫秒甚至微秒级内进行叠加，在短时逡逑内大电流无法迅速泄入大地，使得输电线路断线及避雷器爆炸，更严重时雷电波侵入逡逑电站内，破坏变电站内设备，造成大范围停电。逡逑图１－４展示了雷电击中输电线路，最终导致跳闸停电的过程，在每个阶段会有相应逡逑防护措施。逡逑

放电逦过电压一Ｕ冲击闪络邋电弧跳闸逦中断逡逑图１－４雷害事故的发展过程及相应的防护措施逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ邋ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ邋ｍｅａｓｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ邋ａｃｃｉｄｅｎｔ逡逑当雷击线路或杆塔时，会产生雷电过电压，线路绝缘水平过低，会在绝缘子串产生逡逑冲击闪络，工频电流会沿雷电流通道流向大地，形成持续的工频短路接地电弧，此时继逡逑电保护动作，断路器跳闸，若重合闸不成功，会使供电中断。因此，在输电线路防雷的逡逑过程中形成了四道主要防线［１３］－［２２］。逡逑（１）防直击雷：此阶段主要措施有避雷线，避雷针等。避雷线主要安装于ｌ］０ｋＶ逡逑及以上电压等级的输电线路，其作用是吸引雷电，将雷电流泄入大地，防止雷电直击输逡逑电线路。架设避雷线在电力系统的防雷中取得不错的效果，但大概率的绕击仍无法避免。逡逑雷击绕击率抑制难度大：避雷线保护角的调节有限制，角度太小会增加线路的成本；雷逡逑电流在导线上感应的电荷比在避雷线上感应出的电荷多

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王巨丰;潘坤年;陈智勇;黄志都;唐捷;;气吹灭弧防雷间隙电弧机理分析[J];广西电力;2011年02期

2 郭文元,杨永民;自能气吹灭弧装置的能量利用系数[J];高压电器;1994年03期

3 吴国强;吴雪颖;黄光永;;基于气吹灭弧的输电线路防雷保护间隙的研究[J];企业技术开发;2018年01期

4 王尔智，林莘，除建源;压气式气吹灭弧室的气动计算[J];电工技术学报;1994年01期

5 黄建华,王其平;气吹电弧的简化模型[J];高压电器;1990年01期

6 谭社平;覃毅藩;莫小向;;新型灭弧防雷间隙的研究与应用分析[J];高压电器;2012年06期

7 王巨丰;陈智勇;罗炳强;陆俊杰;陈宙平;;灭弧防雷间隙在35kV线路应用效果分析[J];广西电力;2010年03期

8 李广利;刘怡;;小型断路器限流技术[J];低压电器;2004年05期

9 陈德桂;低压断路器的器壁侵蚀与自动气吹灭弧新技术[J];低压电器;2002年04期

10 王伯翰;气吹灭弧室的斜坡电流开断特性研究[J];高压电器;1983年04期

相关会议论文 前1条

1 陈德桂;;低压断路器的器壁侵蚀与自动气吹灭弧新技术[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十一届学术年会论文集[C];2002年

相关硕士学位论文 前4条

1 王学彬;配网线路多断点气吹灭弧装置防雷保护的研究[D];广西大学;2018年

2 李小亮;气吹灭弧防雷间隙的经济性研究[D];广西大学;2012年

3 林U

本文编号：2753497