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高铁轨道电路隔离变压器雷电暂态模型

高电压技术 2016年第5期42卷 1594-1599页

作者：向念文陈维江李成榕谷山强阳晋孙峥华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206 国网电力科学研究院武汉430074 国家电网公司北京100031 北京全路通信信号研究设计院有限公司北京100073

隔离变压器是高铁轨道电路中重要的雷电过电压抑制设备。为了获得准确的雷电暂态过电压计算模型,通过导纳频域参数提取、矢量匹配拟合和电网络综合3个步骤,建立了隔离变压器共模传输和差模传输二端口等效电路模型,其适用频率范围为5 Hz^... 详细信息

隔离变压器是高铁轨道电路中重要的雷电过电压抑制设备。为了获得准确的雷电暂态过电压计算模型,通过导纳频域参数提取、矢量匹配拟合和电网络综合3个步骤,建立了隔离变压器共模传输和差模传输二端口等效电路模型,其适用频率范围为5 Hz^1 MHz。通过开展暂态响应试验验证了模型的有效性,模型计算结果与试验结果一致性较好,其中共模传输模型幅值偏差小于4%,差模传输模型幅值偏差小于2%。并利用模型分析了影响隔离变压器过电压抑制效果的2个重要因素,分析得到:随屏蔽层接地引线电感增大,过电压抑制效果迅速下降,当引线长度小于0.5 m时,过电压抑制效果大于40 d B;随次级侧对地阻抗增加,过电压抑制效果呈现下降趋势,阻抗在100?内,随阻抗增大抑制效果直线下降,阻抗大于100?后,抑制效果逐渐趋于稳定。

关键词：高速铁路轨道电路系统隔离变压器共模传输差模传输雷电暂态模型

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高压放电等离子体研究现状及发展趋势

高电压技术 2023年第8期49卷 3226-3239页

作者：文韬向念文章程沙致远邵涛合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 中国科学院电工研究所等离子体科学和能源转化北京市国际科技合作基地北京100190 西安交通大学电气工程学院西安710049

文中概述了2022年全国高电压与放电等离子体学术会议。根据会议的学术报告,并结合近年来高压放电等离子体领域的研究热点,从特性机理研究和应用研究两方面总结和分析了高压放电等离子体的研究现状和发展趋势。其中,特性机理研究主要围... 详细信息

文中概述了2022年全国高电压与放电等离子体学术会议。根据会议的学术报告,并结合近年来高压放电等离子体领域的研究热点,从特性机理研究和应用研究两方面总结和分析了高压放电等离子体的研究现状和发展趋势。其中,特性机理研究主要围绕等离子体激励源及其特性研究、等离子体诊断和等离子体数值仿真等3个方面进行展开,应用研究则主要集中在材料改性、能源转化、环境治理、生物医学和航空航天等领域。从会议相关内容来看,国内对于高压放电等离子体的研究业已取得了良好进展,特性机理研究和应用研究间彼此相互渗透、共同发展。在未来的研究中,需重点突破时空多尺度问题、等离子体剂量特性、等离子体参数精细化调控技术和面向不同工质的均匀稳定放电产生技术等共性科学问题;同时针对高压放电等离子体共性关键科学问题和特定领域应用研究开展重点攻关,建立面向实际应用的等离子体工艺技术。伴随着高压放电等离子体技术与其他研究领域间的联系日趋紧密,相信未来将有更高水平的优秀科研成果不断涌现。

关键词：高压放电等离子体特性机理应用学术交流

极低工作系数下SF6间隙开关喷射等离子体诱导击穿作用规律

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高电压技术 2022年第1期48卷 348-357页

作者：董冰冰张泽霖李志兵张竹向念文合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 中国电力科学研究院有限公司北京100192

喷射等离子体触发型SF_(6)间隙开关用于混合直流输电系统消能装置控制开关的优势十分明显,但极低工作系数下的喷射等离子体诱导SF_(6)间隙开关击穿作用规律尚不明晰。为此搭建了喷射等离子体诱导击穿试验平台,研究了SF_(6)间隙中喷射等... 详细信息

喷射等离子体触发型SF_(6)间隙开关用于混合直流输电系统消能装置控制开关的优势十分明显,但极低工作系数下的喷射等离子体诱导SF_(6)间隙开关击穿作用规律尚不明晰。为此搭建了喷射等离子体诱导击穿试验平台,研究了SF_(6)间隙中喷射等离子体特征参数的时空分布特性,以及触发条件参数和主间隙施加电压的作用规律。结果表明,喷射等离子体呈高亮度的类圆锥形状,其初始发展速度可达2.0km/s以上。提高SF_(6)间隙开关触发腔中第2级腔(连接中间电极)的电容值和充电电压,其第2级间隙的沿面放电电流随之增大,触发腔的导通时延及其分散性也会随之降低;同时喷射等离子体的几何特征量(面积、径向和轴向长度以及发展速度等)和电气参量均随之渐进增大。增大间隙开关高压电极的施加电压,即提高其工作系数,SF_(6)间隙开关诱导击穿末期的等离子体喷射速度出现抬升现象;且随着工作系数的增大,喷射等离子体的头部局部电场畸变增强,引起其头部带电粒子的运动速度进一步提高,喷射速度的抬升效应愈加显著。研究成果为高压大容量强绝缘气体间隙开关的等离子体喷射触发性能的提升方法提供理论指导。

关键词： SF_(6)间隙开关等离子体触发诱导击穿低工作系数过电压与接地

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风机回击电磁场波形特征及辐射增强效应研究

高电压技术 2020年第6期46卷 2122-2130页

作者：陈怀飞王宇孙通张石向念文何天宇武汉大学电气与自动化学院武汉430079 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 电网雷击风险预防湖北省重点实验室武汉430074 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 龙源(北京)风电工程技术有限公司北京100034 中国电力科学研究院有限公司北京100192

雷电对风电机组安全运行造成严重威胁。基于雷电回击工程模型,结合偶极子辐射理论,建立了风机回击电磁场计算模型,仿真分析了风机回击电磁场波形特征及电场强度变化规律。相比平地雷击,风机雷击的回击电磁场波形明显不同:存在明显的初... 详细信息

雷电对风电机组安全运行造成严重威胁。基于雷电回击工程模型,结合偶极子辐射理论,建立了风机回击电磁场计算模型,仿真分析了风机回击电磁场波形特征及电场强度变化规律。相比平地雷击,风机雷击的回击电磁场波形明显不同:存在明显的初始尖峰,且达到初始峰值后迅速衰减,波形存在震荡。目前雷电定位系统不能正确识别此类波形,将高估回击电流峰值,以50 km处垂直电场为例,预计雷电定位系统反演的回击电流可能为实际的3倍以上。计算不同距离处的静电场、感应场和辐射场分量后,发现电场增强的原因在于辐射场分量的明显增强;对电场增强效应的细致分析表明此效应对回击工程模型不敏感,说明辐射增强主要是由于回击电流波在风机本体上传播和反射叠加导致的;电磁场增强效应随观察点距离增加逐渐增强并趋于稳定,在目前我国风机普遍100~200 m高度情况下,电磁场增强可能达到3倍。此研究结论对指导风电机组的雷击防护,提升风电场区域地闪监测水平具有重要参考价值。

关键词：风机回击工程模型雷电流电磁场雷电监测

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一次自然雷击过程的光学观测分析

高电压技术 2014年第3期40卷 683-689页

作者：谷山强陈维江向念文陈家宏严碧武李涛国网电力科学研究院武汉430074 国家电网公司北京100031

雷击过程光学观测是研究雷击放电物理过程最直观的手段，长期坚持开展自然雷击放电光学观测有助于改善我国雷击光学观测数据匮乏的现状。鉴于此，分析了一次下行先导并未与迎面先导相连接的雷击放电过程的光学观测结果。根据观测结果，... 详细信息

雷击过程光学观测是研究雷击放电物理过程最直观的手段，长期坚持开展自然雷击放电光学观测有助于改善我国雷击光学观测数据匮乏的现状。鉴于此，分析了一次下行先导并未与迎面先导相连接的雷击放电过程的光学观测结果。根据观测结果，获取了下行先导和迎面先导的发展轨迹，计算得到了先导发展的特征参数，包括：负极性下行先导2维发展速度为（1．98～7．28）×10^5m／s，平均值为3．78×10^5m／s；正极性迎面先导2维尺度达到56．99m，2维发展速度为4．8×1043．08×10^5m／s，持续时间为（462．5±18．5）μs。由于观测对象高度接近我国特高压同塔双回输电线路杆塔高度，观测的迎面先导发展过程可为这类线路的防雷设计提供参考。对下行先导未与迎面先导相连接的原因进行了初步分析，证实了在下行先导发展随机性的影响下，迎面先导起始并不能保证成功拦截下行先导。最后对未来开展自然雷电光学观测研究应采用的观测方法提出了建议。

关键词：雷击过程光学观测迎面先导下行先导发展轨迹发展速度持续时间

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高速铁路牵引网暴露弧面法直击雷跳闸率计算

中国电机工程学报 2015年第19期35卷 5103-5113页

作者：苏杰谷山强赵淳李涛严碧武向念文卢泽军国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司湖北省武汉市430074

雷直击接触网导致线路跳闸或设备损坏是影响中国高速铁路安全运行的重要因素,必须针对高直击雷害风险区段采取相应措施,提高整体防雷运行水平。基于高速铁路结构特征,建立了牵引网三维雷击电气几何模型,推导了馈线及承力索三维直击雷暴... 详细信息

雷直击接触网导致线路跳闸或设备损坏是影响中国高速铁路安全运行的重要因素,必须针对高直击雷害风险区段采取相应措施,提高整体防雷运行水平。基于高速铁路结构特征,建立了牵引网三维雷击电气几何模型,推导了馈线及承力索三维直击雷暴露弧面的垂直投影面积,结合沿线雷电活动参数,得到了高速铁路牵引网直击雷跳闸率的算法,并通过沪宁城际高铁实际运行雷击故障数据验证了该模型及算法的准确性,并分析了沪宁城际高铁牵引网直击雷害的特点。结果表明:随着雷电流的增大,承力索及馈线三维暴露弧面垂直投影面积均增大,增大速率均递减,承力索与馈线三维暴露弧面垂直投影面积之比先增大后减小。

关键词：高速铁路牵引网三维暴露弧面直击雷综合概率直击雷跳闸率

应用电气几何模型的高速铁路接触网防雷性能分析

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电网技术 2014年第3期38卷 812-816页

作者：卢泽军谷山强赵淳向念文严碧武苏杰国网电力科学研究院湖北省武汉市430074

雷击接触网是危及高速铁路安全可靠运行的重要因素之一,在我国由雷击引起的接触网跳闸次数占总故障跳闸次数的30%以上。直击雷和感应雷均会造成接触网跳闸,高铁接触网的结构特点决定了F线是最易遭受雷击的。基于电气几何模型,分析了接... 详细信息

雷击接触网是危及高速铁路安全可靠运行的重要因素之一,在我国由雷击引起的接触网跳闸次数占总故障跳闸次数的30%以上。直击雷和感应雷均会造成接触网跳闸,高铁接触网的结构特点决定了F线是最易遭受雷击的。基于电气几何模型,分析了接触网引雷范围,随着导线对地高度的增加,接触网引雷范围近似于线性增加。在高架桥高度为平均15 m左右时,高铁接触网引雷范围为位于一般地面普通铁路接触网引雷范围的2倍左右。推导了高铁接触网直击雷跳闸率和感应雷跳闸率计算公式,典型线路的计算结果与实际运行数据结果表明计算误差在8.8%左右,计算方法较准确,计算结果表明我国高铁接触网整体防雷性能较薄弱。

关键词：接触网电气几何模型引雷范围跳闸率防雷性能

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我国电网雷电监测与防护技术现状及发展趋势

高电压技术 2016年第11期42卷 3361-3375页

作者：陈家宏赵淳谷山强向念文王宇雷梦飞南瑞集团公司(国网电力科学研究院) 南京211106 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074

雷电是造成电网故障的首要原因。我国电网防雷工作者经过多年努力,基于"发现问题–分析问题–解决问题"的技术路线已形成一套较为成熟的电网防雷技术体系,该体系主要包含雷电监测、防雷评估和雷电防护措施3个方面研究成果,应用效果显著... 详细信息

雷电是造成电网故障的首要原因。我国电网防雷工作者经过多年努力,基于"发现问题–分析问题–解决问题"的技术路线已形成一套较为成熟的电网防雷技术体系,该体系主要包含雷电监测、防雷评估和雷电防护措施3个方面研究成果,应用效果显著。近5年来330 kV及以上交、直流线路里程增长超过30%,但雷击跳闸率总体呈下降趋势,雷击跳闸率与故障停运率均处于世界最优水平。随着电网规模的迅速增加和可靠性要求的不断提高,结合重要输电通道、直流线路和配电线路防雷中存在的技术需求,总结迫切需要开展以下3个方面的工作:1)雷电监测方面,亟需研究中小尺度高精度雷电监测技术,输电线路分布式雷击监测的定位精度和经济性需进一步提升;2)防雷评估技术方面,需开展精细化雷电参数挖掘分析,重点关注精细化雷电参数、3维复杂地形下防雷分析模型和评估技术的研究;3)雷电防护措施方面,亟需开展防护措施有效性评价体系的研究,开展并联间隙结构优化设计和新型闪络限制器的研发。

关键词：雷电监测输电线路广域雷电地闪监测系统地闪密度雷电流防护措施

长间隙正极性放电流注-先导发展3维物理仿真研究

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高电压技术 2014年第9期40卷 2903-2910页

作者：谷山强谢施君向念文何俊佳严碧武李涛国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 国网四川省电力公司电力科学研究院成都610072 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

利用长间隙放电3维仿真模型对实际的放电现象进行机理分析、放电特性预测与绝缘设计评价具有指导意义。因此在流注-先导系统起始和动态发展的物理机制基础上,分析了初始电晕起始与流注发展的基本物理过程,推导了基于模拟电荷法与电位畸... 详细信息

利用长间隙放电3维仿真模型对实际的放电现象进行机理分析、放电特性预测与绝缘设计评价具有指导意义。因此在流注-先导系统起始和动态发展的物理机制基础上,分析了初始电晕起始与流注发展的基本物理过程,推导了基于模拟电荷法与电位畸变法的流注空间电荷增量对电位畸变贡献的计算方法,建立了基于热电离理论的流注-先导转化模型,并利用电介质击穿模型（DBM）模型将2维模型外延至3维空间,从而完成了对长间隙放电正极性流注-先导发展全过程的3维仿真模型构建。利用该模型进行仿真获得的先导平均轴向速度为1.58～1.62cm/μs,空间电荷电位畸变系数KQ的平均值介于3.8×10-11～4.4×10-11 C/（V m）之间,并得到了不同间隙长度下击穿电压与先导发展过程等的变化规律,与长间隙放电试验综合同步观测平台在平均轴向速度、末跃高度等方面所获得的试验数据较为符合,证明了模型在3 m棒-板间隙下模拟正极性流注-先导发展方面的适用性。

关键词：长间隙放电流注先导模拟电荷法热电离电位畸变