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爆轰气流耦合电弧的仿真与试验

高电压技术 2016年第11期42卷 3399-3403页

作者：王巨丰吴东李国栋梁雪白鉴知郭伟广西大学电气工程学院南宁530004 广东电网有限责任公司汕头供电局汕头515000

为了有效地防止输电线路雷击跳闸,研究了一种主动、快速截断电弧的爆轰气流灭弧防雷装置,该装置并联安装在绝缘子两端,当发生雷击时,上下电极之间产生工频电弧,同时信号采集装置采集到雷电脉冲,雷电脉冲触发灭弧能量团爆炸产生的爆轰气... 详细信息

为了有效地防止输电线路雷击跳闸,研究了一种主动、快速截断电弧的爆轰气流灭弧防雷装置,该装置并联安装在绝缘子两端,当发生雷击时,上下电极之间产生工频电弧,同时信号采集装置采集到雷电脉冲,雷电脉冲触发灭弧能量团爆炸产生的爆轰气流熄灭电弧。通过运用软件AUTODYN仿真分析得到近似理想状态下爆轰气流灭弧防雷装置在0.08 ms以内熄灭电弧;搭建试验电路进行灭弧试验,用摄像机观测得出爆轰气流灭弧时间为0.4 ms。仿真与试验得出的灭弧时间都小于继电保护动作的时间,从而说明爆轰气流灭弧装置具有良好的熄弧特性。

关键词：雷击跳闸爆轰气流灭弧防雷装置工频电弧雷电脉冲三维磁流体模型灭弧试验

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单向气吹灭弧装置对光伏电站雷击防护的研究

单向气吹灭弧装置对光伏电站雷击防护的研究

作者：王晓蕾广西大学

学位级别：硕士

在低碳减排的趋势下,以光伏发电为代表的绿色能源产业得到长足发展,我国光伏新增并网装机容量持续增加。并网光伏电站大多位于山地、高原等雷电多发地区,恶劣的地质环境导致电站的防雷接地系统不易达标,并网光伏电站暴露在较大的雷害风... 详细信息

在低碳减排的趋势下,以光伏发电为代表的绿色能源产业得到长足发展,我国光伏新增并网装机容量持续增加。并网光伏电站大多位于山地、高原等雷电多发地区,恶劣的地质环境导致电站的防雷接地系统不易达标,并网光伏电站暴露在较大的雷害风险中。基于光伏电站防雷的新要求,研发了一种利用气体吹弧的单侧开口装置。首先,根据并网光伏电站的组成部分分析雷电对光伏电站造成破坏的途径,列举了目前光伏电站中常见的防雷装置,指出了传统防雷接地系统的缺点。然后提出了单向气吹灭弧技术,解释了装置的灭弧过程,分析了装置内电弧压缩、喷射过程的原理。通过建立电弧模型、电弧-空气耦合模型,分析高速气流形成并作用于电弧的原理。利用电弧磁流体动力学模型,在COMSOL Multiphysics仿真软件中建立了单向气吹灭弧装置的平面模型,并对装置灭弧过程进行了仿真。模拟雷电波的峰值为30 k A,气流刚形成时速度最高为400 m/s,压强最大为1.4×10 Pa。在0.3μs时气流速度最低为100 m/s,电弧在装置出口被截断,温度降为3000 K,电弧基本熄灭且没有重燃。为了验证气流灭弧理论和仿真模型的正确性,在高压实验室进行了雷电冲击放电电压试验和雷电流冲击耐受试验。在不同的冲击电压作用下单向气吹灭弧装置同样能够安全启动并熄灭电弧,计算得到雷电冲击50%放电电压分别为112.2 k V和336.9 k V。对装置施加68 k A冲击电流时高速气流的喷射高度可达30 cm,雷电流幅值降低近50%,波长增加2倍。仿真和试验的主要结论为:(1)接闪后装置降低了雷电流幅值,减少泄放入地的雷电流,防止地电位升高从而发生危险,规避了山区大型光伏电站进行地网降阻的难题;(2)被截断后雷电波的陡度降低,波头时间和波尾时间均延长,降低了电磁场剧烈变化产生的感应雷过电压,减少了对电子器件的损害。

关键词：光伏电站单向气吹灭弧装置冲击气流 COMSOL仿真灭弧试验

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高速气流灭弧防雷方法熄灭直流电弧的有效性

高电压技术 2018年第8期44卷 2472-2478页

作者：王巨丰张华驿李籽剑冯凯黄上师广西大学电气工程学院

为解决雷击闪络造成的直流输电线路跳闸这一难题,建立了高速气流的速度冲击模型,分析了直流电弧运动的受力情况,并推导出直流电弧熄灭的条件;然后在建模分析的基础上,利用FLUNET软件仿真分析了在理想状态下高速气流熄灭直流弧的过程,并... 详细信息

为解决雷击闪络造成的直流输电线路跳闸这一难题,建立了高速气流的速度冲击模型,分析了直流电弧运动的受力情况,并推导出直流电弧熄灭的条件;然后在建模分析的基础上,利用FLUNET软件仿真分析了在理想状态下高速气流熄灭直流弧的过程,并在高压试验室的条件下进行了灭弧试验。研究结果表明：仿真的灭弧时间为1.2 ms,而试验得出的灭弧时间为1.7 ms;由于仿真不能模拟真实的熄弧条件,因此仿真和试验得出的熄弧时间存在0.5 ms的误差,但都小于继电保护的动作时间。研究结果验证了高速气流灭弧防雷间隙熄灭直流电弧的有效性。

关键词：高速气流直流电弧熄灭条件灭弧试验灭弧时间防雷

10kV多断点灭弧防雷间隙熄弧特性研究及应用

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高电压技术 2017年第5期43卷 1589-1595页

作者：王巨丰吴东李国栋广西大学电气工程学院南宁530004 国网浙江省电力公司绍兴供电公司绍兴312000

为了研究10 kV电压等级多断点灭弧防雷间隙的熄弧特性,采用Fluent软件对高速气流耦合电弧过程进行了仿真分析。同时搭建了试验回路并进行了灭弧试验,通过高速摄像机观察了电弧熄灭过程,并且利用示波器采集了灭弧波形。仿真结果表明:电... 详细信息

为了研究10 kV电压等级多断点灭弧防雷间隙的熄弧特性,采用Fluent软件对高速气流耦合电弧过程进行了仿真分析。同时搭建了试验回路并进行了灭弧试验,通过高速摄像机观察了电弧熄灭过程,并且利用示波器采集了灭弧波形。仿真结果表明:电弧在高速气流作用下被分段,切断电弧能量补给通道,电弧温度急剧下降,最终电弧熄灭。试验结果表明:10 kV电压等级多断点灭弧间隙具有良好的熄弧特性,能在0.3 ms时间内熄灭工频电弧并且在后续时间内电弧未发生重燃。实际运行结果表明:多断点灭弧防雷间隙在实际安装运行中能有效降低雷击跳闸次数以及抑制工频电弧发展。仿真结果、试验结果及实际运行结果一致证明了多断点灭弧防雷间隙能够快速、有效地熄灭电弧,抑制工频电弧重燃。

关键词： 10 k V多断点灭弧防雷间隙熄弧特性高速气流电弧能量灭弧试验重燃

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高铁接触网的自能式组合间隙结构有效性研究

电测与仪表 2020年第10期57卷 134-139页

作者：夏志坚王巨丰孔佳琦广西大学电气工程学院南宁530004

为了解决高铁接触网雷害问题,目前研制了一种应用于高铁接触网的组合型多断点灭弧防雷间隙装置(CMALPGD)。为了验证灭弧装置的可行性,论述了装置的产气及熄弧原理,建立了灭弧室电弧三维动态磁流体动力学(MHD)模型,并通过COMSOL Multiphy... 详细信息

为了解决高铁接触网雷害问题,目前研制了一种应用于高铁接触网的组合型多断点灭弧防雷间隙装置(CMALPGD)。为了验证灭弧装置的可行性,论述了装置的产气及熄弧原理,建立了灭弧室电弧三维动态磁流体动力学(MHD)模型,并通过COMSOL Multiphysics仿真软件分析了CMALPGD动作时,灭弧室断口处电弧的温度、电导率及产生的高速气流速度(最高速度达1 000 m/s)的变化情况,验证了高速气流能够作用于电弧并熄灭电弧,同时抑制电弧发展,整个熄弧时间约为2. 5 ms。同时构建试验电路进行灭弧试验,得出试验条件下的灭弧时间为3. 0 ms,且一段时间内电弧未发生重燃。仿真和实验结果几乎相同,充分验证了CMALPGD应用于高铁接触网的可能性。

关键词：高铁接触网灭弧装置电弧MHD模型 COMSOL Multiphysics仿真灭弧试验