降低配网防雷间隙建弧率及电弧重燃率的方法研究

论文摘要

为解决架空配电线路的雷击问题,本文研制了在架空配电线路上安装喷射气流灭弧防雷间隙装置。该装置能够在配电线路遭受雷击或绝缘子串工频闪络时有效的保护绝缘子串免受工频电弧的灼烧,同时在冲击电弧击穿间隙后,能够迅速切断工频续流,实现既可以限制绝缘子的外部过电压又可以避免断路器频繁跳闸的功能。本课题从电弧抑制的基本条件入手,研究了间隙故障电弧的特性,建立了喷射气流条件下改进的MAYR电弧模型、流体动力学模型和链式数学模型,并利用改进的MAYR电弧模型仿真喷射气流灭弧过程。借助于高速摄像机及示波器观测电弧及间隙电压、电流的变化过程,研究喷射气流对防雷间隙建弧率及电弧重燃率的抑制效果。灭弧实验和MATLAB仿真均表明:在高速气体的冲击下,在开放式大气环境中,配网防雷间隙电弧能够被喷射气流快速有效切断而熄灭。雷击跳闸率计算显示,配电线路安装喷射气流灭弧防雷间隙装置以后,能够大幅度的降低线路的雷击跳闸率。该装置在输电线路上的推广,能够使我国在高压、超高压输电线路防雷安全性能上取得质的飞跃,实现输电线路绝缘防护上突破性进展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外防雷保护间隙和建弧率抑制方法的研究现状
• 1.3 配电线路防雷存在的问题
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 喷射气流条件下间隙电弧的特性分析
• 2.1 引言
• 2.2 防雷间隙电弧的形成机理
• 2.2.1 雷电过电压条件下间隙放电分析
• 2.2.2 雷电过电压条件下的气体电离分析
• 2.2.3 防雷间隙电弧的组成部分
• 2.3 喷射气流条件下间隙的物理特性分析
• 2.3.1 喷射气流条件下间隙电弧特性
• 2.3.2 喷射气流条件下电弧的能量平衡
• 2.4 喷射气流条件下间隙电弧的灭弧机理
• 2.4.1 喷射气流对电弧电流零休现象的影响
• 2.4.2 喷射气流条件下间隙电弧的熄灭原理
• 2.4.3 交流电弧的熄灭方法
• 2.5 小结
• 第3章 喷射气流条件下间隙电弧模型分析
• 3.1 引言
• 3.2 电弧数学模型
• 3.2.1 喷射气流条件下改进的MAYR电弧模型
• 3.2.2 喷射气流条件下间隙电弧的流体动力学模型
• 3.3 基于改进MAYR电弧模型的MATLAB仿真
• 3.4 喷射气流条件下间隙链式电弧模型分析
• 3.4.1 链式电弧模型
• 3.4.2 电流元的磁场力
• 3.4.3 喷射气流条件下灭弧过程的模拟计算
• 3.4.4 电弧温度场变化对电弧重燃率抑制效果分析
• 3.5 小结
• 第4章 喷射气流灭弧防雷间隙装置的应用研究
• 4.1 喷射气流灭弧防雷间隙装置的总体结构及工作原理
• 4.1.1 喷射气流灭弧防雷间隙装置的总体结构
• 4.1.2 喷射气流灭弧防雷间隙装置的工作原理
• 4.2 喷射气流灭弧防雷间隙的试验
• 4.2.1 雷电冲击试验
• 4.2.2 喷射气流灭弧试验
• 4.2.3 灭弧间隙的特性实验
• 4.2.4 喷射气流灭弧的效果分析
• 4.3 喷射气流灭弧防雷间隙装置在试验段的安装
• 4.4 小结
• 第5章 雷击跳闸率的计算
• 5.1 计算雷击跳闸率的目地和意义
• 5.2 35KV配网安装喷射气流灭弧间隙后雷击跳闸率计算
• 5.2.1 基于EMTP-ATP的35KV配电线路耐雷水平计算
• 5.2.2 35KV配电线路雷击跳闸率计算
• 5.3 小结
• 第6章 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
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