發(fā)布時間：2020-07-13 12:54

【摘要】：架空輸電線路暴露在復雜多變的自然環(huán)境中,受到許多不可控因素的影響,其中雷擊災害是引起線路跳閘的主要因素。我國的配網(wǎng)線路蜿蜒曲折,分布廣泛,絕緣水平低,更易遭受雷害的侵襲。伴隨城鎮(zhèn)化的加快,生活水平的不斷提高,配網(wǎng)線路在用戶側的重要性越來越突出。但現(xiàn)有防雷理念和技術都有缺陷和不足,無法從根本上解決雷擊災害。為此本文研制了能有效防治雷害的多斷點氣吹滅弧裝置。本文首先介紹了電弧的物理性質,包括電弧的電壓特性、伏安特性,電弧的溫度和半徑,分析描述了它們之間的變化關系;此外從電與磁的角度闡述了電弧的自磁壓縮特性,為多斷點滅弧防雷裝置的理論分析提供佐證;電弧的能量消散主要以傳導和對流的方式,增強電弧周圍氣體介質的速度,有利于加快電弧的熄滅。通過分析研究現(xiàn)有的電弧模型,利用MATLAB仿真后的Mayr電弧模型得出在沒有強迫滅弧的條件下,電弧自然過零點時可以在11.3ms左右熄滅;電弧進入滅弧通道后受到通道壁、自磁和膨脹氣流的三重壓縮,使得電弧能量集中于通道的軸心,在中心產(chǎn)生高速氣流,對電弧形成強烈的縱吹。結合通道模型和縱吹模型,本文提出了由質量守恒、動量守恒、能量守恒以及絕熱方程、電磁方程組成的基于等離子體的發(fā)展電弧模型,此模型能更全面的表現(xiàn)氣流與電弧的耦合過程。仿真分析得出氣流作用于電弧,將其截斷時間在0.1～0.12ms內;沖擊電弧自身能量能快速轉換為氣流的動能,此時沖擊氣流能量遠大于電弧持續(xù)放電所需的能量。沖擊氣流熄滅電弧后,在滅弧通道內的壓力很低,接近真空狀態(tài),因此電弧重燃被深度抑制。滅弧試驗證明了防雷裝置的有效性,試驗中可看到高速氣流與電弧的作用強烈。正常情況下裝置不會影響線路的運行,在線路遭受雷擊時,裝置可保護絕緣子串。滅弧試驗的數(shù)據(jù)顯示滅弧裝置的響應速度和滅弧速度極快,在沖擊能量的衰減期將電弧熄滅,大約在0.2ms內電弧被截斷且不重燃。通過試驗得出與柱式絕緣子并聯(lián)的10kV滅弧裝置的雷電沖擊50%放電電壓約為86.85kV。試驗數(shù)據(jù)表明,多斷點氣吹滅弧防雷裝置的伏秒特性曲線符合保護絕緣子的要求,能先于絕緣子串擊穿。實際應用也驗證了多斷點氣吹滅弧防雷裝置的有效性,值得大力推廣。
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM863
【圖文】：

圖１－１疊加雷脈沖波形逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ邋ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ邋ｓｔｒｉｋｅ邋ｐｕｌｓｅ邋ｗａｖｅｆｏｒｍ逡逑多年的雷電觀測數(shù)據(jù)表明，疊加性雷擊數(shù)量占到地面落雷的７０％。雷擊放電是多個逡逑脈沖波，第一次的放電幅值最大，后續(xù)依次減小，稱為雷電的回擊；雷電通道打通后又逡逑

圖１－３多次閃擊的疊加性雷擊逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ邋ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ邋ｓｔｒｉｋｅ邋ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ邋ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋ｓｔｒｏｋｅｓ逡逑國際大電網(wǎng)委員會在２０１３年發(fā)出報告指出，疊加雷擊是普遍存在的，自然界的雷逡逑都會有大于三次小于五次的回擊。廣東省氣象局在從化人工引雷基地采集到的一次包逡逑８次閃擊的疊加性雷擊波形，疊加性雷擊被瑞典的科學家利用先進的設備捕捉到，它逡逑括了邋１１次的雷回擊。綜上所述，疊加性雷擊是個大概率事件，但現(xiàn)有防雷技術對疊逡逑性雷擊的防護為空白。逡逑疊加性雷擊對電力系統(tǒng)的破壞巨大，導致系統(tǒng)中避雷器爆炸、斷線、設備損壞等嚴逡逑事故，降低電網(wǎng)的供電可靠性。疊加雷的能量在毫秒甚至微秒級內進行疊加，在短時逡逑內大電流無法迅速泄入大地，使得輸電線路斷線及避雷器爆炸，更嚴重時雷電波侵入逡逑電站內，破壞變電站內設備，造成大范圍停電。逡逑圖１－４展示了雷電擊中輸電線路，最終導致跳閘停電的過程，在每個階段會有相應逡逑防護措施。逡逑

放電邐過電壓一Ｕ沖擊閃絡邋電弧跳閘邐中斷逡逑圖１－４雷害事故的發(fā)展過程及相應的防護措施逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ邋ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ邋ｍｅａｓｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ邋ａｃｃｉｄｅｎｔ逡逑當雷擊線路或桿塔時，會產(chǎn)生雷電過電壓，線路絕緣水平過低，會在絕緣子串產(chǎn)生逡逑沖擊閃絡，工頻電流會沿雷電流通道流向大地，形成持續(xù)的工頻短路接地電弧，此時繼逡逑電保護動作，斷路器跳閘，若重合閘不成功，會使供電中斷。因此，在輸電線路防雷的逡逑過程中形成了四道主要防線［１３］－［２２］。逡逑（１）防直擊雷：此階段主要措施有避雷線，避雷針等。避雷線主要安裝于ｌ］０ｋＶ逡逑及以上電壓等級的輸電線路，其作用是吸引雷電，將雷電流泄入大地，防止雷電直擊輸逡逑電線路。架設避雷線在電力系統(tǒng)的防雷中取得不錯的效果，但大概率的繞擊仍無法避免。逡逑雷擊繞擊率抑制難度大：避雷線保護角的調節(jié)有限制，角度太小會增加線路的成本；雷逡逑電流在導線上感應的電荷比在避雷線上感應出的電荷多

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3 林U

本文編號：2753497