發(fā)布時(shí)間：2020-07-07 00:38

【摘要】：電力系統(tǒng)發(fā)展壯大至今,雷電仍然是困擾電網(wǎng)運(yùn)行安全性、可靠性,影響供電質(zhì)量的懸而未決的問題。多重雷擊的普遍性使電弧重燃率高、土壤電阻率的不可控性、長(zhǎng)檔距大峽谷地區(qū)地形的復(fù)雜性導(dǎo)致繞擊率高,以及傳統(tǒng)的“疏導(dǎo)型”“攔截型”防雷措施原理或者技術(shù)、工藝水平上等種種不足,是導(dǎo)致如今雷害頻發(fā),跳閘率居高不下的主要原因。雷擊跳閘不僅給電力供給側(cè)本身帶來?yè)p害,每年給電力需求側(cè)、社會(huì)發(fā)展帶來的損失也相當(dāng)巨大。因此,有效可靠的防雷新方法和設(shè)備的研發(fā)迫在眉睫。滅弧防雷方法是在普通并聯(lián)間隙的基礎(chǔ)上引入滅弧環(huán)節(jié),能夠同時(shí)消除由雷擊帶來的引起線路跳閘、絕緣設(shè)備損壞等事故的兩大危險(xiǎn)因素“過電流”“過電壓”。國(guó)內(nèi)外大量研發(fā)人員都設(shè)計(jì)了各自基于滅弧防雷方法的技術(shù)措施和設(shè)備。本文將基于滅弧防雷方法中的固相氣體滅弧防雷間隙裝置展開電弧與電負(fù)性氣流耦合作用過程的研究,目的是揭示長(zhǎng)空氣間隙中電弧的形成、熄滅、重燃等物理過程的機(jī)理,揭示電弧發(fā)展的關(guān)鍵性因素,利用得出的相關(guān)結(jié)論指導(dǎo)樣機(jī)的改良優(yōu)化等。本文分為三個(gè)主要部分進(jìn)行:理論模型、仿真及實(shí)驗(yàn)。理論部分將電弧歸類為熱等離子體范疇,通過一步步簡(jiǎn)化電弧模型,利用熱力學(xué)能量守恒方程來描述電弧的發(fā)展過程。在穩(wěn)態(tài)分析中發(fā)現(xiàn),溫度是影響電弧發(fā)展的最關(guān)鍵的因素,幾乎與所有電弧參數(shù)正相關(guān),如半徑、電導(dǎo)率、電流強(qiáng)度、輻射量等。并且溫度的積累滯后性質(zhì),介質(zhì)電導(dǎo)率在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持較高水平,是電弧重燃的根本原因,抑制重燃的主要方向可為加強(qiáng)散熱及介質(zhì)強(qiáng)度。因此,在開放的滅弧空間內(nèi),高速電負(fù)性氣體作用于電弧將有利于電弧的熄滅與重燃抑制。建模仿真部分將電負(fù)性氣體與電弧耦合作用的過程,利用場(chǎng)方法理論,描述為電磁場(chǎng)、流動(dòng)場(chǎng)和傳熱場(chǎng)三個(gè)物理場(chǎng)之間的疊加。推導(dǎo)建立由安培定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、質(zhì)量守恒、能量平衡、動(dòng)量平衡等基本定律衍生而來的多物理場(chǎng)耦合模型,并利用專業(yè)的基于有限元分析方法的仿真軟件,對(duì)單次雷擊、工頻電流耦合單次雷擊以及在加入高速電負(fù)性氣體工頻電流耦合單次雷擊三種條件下電弧在空氣間隙中的發(fā)展情況進(jìn)行計(jì)算。從仿真結(jié)果的對(duì)比分析中證實(shí)了電弧重燃主要是因?yàn)闇囟冗^高導(dǎo)致介質(zhì)電導(dǎo)率過高,介質(zhì)強(qiáng)度達(dá)不到工頻阻塞水平的觀點(diǎn),也驗(yàn)證了電弧重燃抑制方法的有效性。實(shí)驗(yàn)部分模擬110kV工況,設(shè)計(jì)絕緣配合和工頻續(xù)流實(shí)驗(yàn),得出最佳的絕緣配合比為0.85,固相氣體滅弧防雷裝置能夠在2ms內(nèi)熄滅2kA的工頻電弧以及抑制電弧重燃。本文還選取了多重雷擊、高土壤電阻率地區(qū)、大峽谷地區(qū)的掛網(wǎng)運(yùn)行的雷電測(cè)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了裝置的在面對(duì)復(fù)雜雷擊工況下有效性。
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM863
【圖文】：

于無法根治世界性難題，雷電作為十大自然災(zāi)害之一，依舊是影響電網(wǎng)一要素�？v觀社會(huì)以及電網(wǎng)防雷技術(shù)的發(fā)展，愈發(fā)復(fù)雜的負(fù)荷構(gòu)成以及展的滯后，使得電網(wǎng)防雷明顯呈現(xiàn)以下幾個(gè)態(tài)勢(shì)。逡逑性逡逑ＣＩＧＲＥ”（國(guó)際大電網(wǎng)委員會(huì)）公布的多國(guó)電網(wǎng)故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中顯示，由發(fā)的直接跳閘或者斷線等事故數(shù)占總數(shù)４０％－６０％［｜】。國(guó)網(wǎng)在對(duì)２０１０至２況總結(jié)中顯不，雷擊跳鬧率尚達(dá)３９．４％－５０．８％。這一■指標(biāo)在５００ｋＶ以上，更是高達(dá)４３．５％－６４．３％【１２］。逡逑，架空輸電線路桿塔高且尖，輸電走廊面積大，通常需要穿過高山、高的地區(qū)，且受到導(dǎo)線上電荷的庫(kù)侖力的吸引，線路成為巨大的引雷。另一方面，雷擊工況的復(fù)雜性更是導(dǎo)致問題懸而未決雷擊事故高發(fā)多重雷擊高發(fā)，是造成目前電網(wǎng)雷擊跳閘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＇邐

廣西大學(xué)工程碩士學(xué)位論文邐電負(fù)性氣體與電派鍋合滅弧的機(jī)理研究邐逡逑因此，在高土壤電阻率地區(qū)，雷擊避雷線或者桿塔時(shí)，雷電引起的過電壓水平較高，逡逑反擊跳閘事故頻發(fā)。逡逑（３）大跨越線路繞擊跳閘高發(fā)。逡逑有大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，繞擊是造成ｌｌ0ｋＶ以上電壓等級(jí)線路跳閘的首要原因。在我逡逑國(guó)，１１０－２２０ｋＶ輸電網(wǎng)，繞擊跳閘率為５０％。維列夏金、Ｊ．Ｇ安德森等在對(duì)美國(guó)、俄羅逡逑斯等國(guó)家的調(diào)查統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，７３５－７６５ｋＶ線路，繞擊跳閘為大概率事件。逡逑峽谷增加的繞擊概率

工程項(xiàng)士學(xué)位論文邐電負(fù)性氣體與電抵耦合滅孤的機(jī)理研究雷電對(duì)電網(wǎng)的影響。逡逑實(shí)際工程運(yùn)行中，這些“攔截型”措施能夠在一定程度上降低雷擊跳閘應(yīng)雷擊電流類型的多樣性，雷電先導(dǎo)發(fā)展方向的分散性，雷擊點(diǎn)的不可及地形地貌的多樣性等不可控因素的變化，同時(shí)雷擊感應(yīng)過電壓的空間量等瞬間產(chǎn)生的多次感應(yīng)疊加使實(shí)際過電壓幅值往往己超出絕緣耐雷水量控制，難以取得理想效果。逡逑導(dǎo)型防雷措施逡逑對(duì)雷擊事故形成的第三個(gè)階段，以保護(hù)絕緣免受電弧燒灼為目的，“疏導(dǎo)得到逐步推廣應(yīng)用。通過在絕緣子等被保護(hù)設(shè)備兩端并聯(lián)一對(duì)金屬電極，氣間隙的長(zhǎng)度，使當(dāng)雷擊輸電線路時(shí)并聯(lián)空氣間隙被優(yōu)先擊穿，雷擊閃聯(lián)間隙，從而使絕緣子串免于灼燒或損毀，稱這種防雷設(shè)備為普通并聯(lián)

【參考文獻(xiàn)】

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1 王彤;曾彥s

本文編號(hào)：2744376