检索结果-内蒙古大学图书馆

高电压技术 2022年第3期48卷 857-864页

作者：王平肖智勇汪鑫宇陈雅茜丁玉剑耿江海华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003 中国电力科学研究院有限公司北京100192

随着海拔的升高,空气密度逐渐降低,导致空气间隙绝缘强度降低,研究高海拔低气压条件下的空气间隙放电特性,对高海拔地区输电线路及输变电设备的设计和运行有着重要的意义。为此,采用光电倍增管、光电集成电场传感器搭建光电联合检测系统... 详细信息

随着海拔的升高,空气密度逐渐降低,导致空气间隙绝缘强度降低,研究高海拔低气压条件下的空气间隙放电特性,对高海拔地区输电线路及输变电设备的设计和运行有着重要的意义。为此,采用光电倍增管、光电集成电场传感器搭建光电联合检测系统,分别在西藏羊八井(海拔4300 m)、北京(海拔50 m)特高压试验基地开展了3m球–板间隙的正极性操作冲击放电试验,试验结果表明:海拔4300 m地区长间隙放电仍具有初始流注、流注–先导转化、先导发展等典型长间隙放电阶段,而高海拔流注起始升压时延均值53.53μs、有效电子形成的统计时延均值18.74μs均小于低海拔地区。临界体积、负离子密度、负离子寿命是统计时延的主要影响因素。当间隙施加相同操作波时,高海拔临界体积增长率为6.92 dm^(3)/μs,低海拔临界体积增长率为3.32 dm^(3)/μs,高海拔下临界体积增长速率显著增加。同时高海拔地区紫外线强度增加导致负离子密度增加,且高海拔下负离子寿命较短,更易电离出自由电子,因此高海拔统计时延均值显著降低。

关键词：高海拔正极性操作冲击电压长空气间隙放电流注起始时延临界体积模型

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利用先导通道三维空间结构研究的先导发展速度

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高电压技术 2012年第9期38卷 2465-2472页

作者：耿屹楠庄池杰曾嵘李志钊余占清清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点试验室北京100084

先导发展长度与速度是描述先导发展过程的重要参数,也是近年国内外研究热点。电荷耦合高速摄像机的广泛应用为研究先导发展速度提供了有力工具。为定量研究先导发展速度,利用2台电荷耦合高速摄像机对长空气放电过程进行同步拍摄结果,利... 详细信息

先导发展长度与速度是描述先导发展过程的重要参数,也是近年国内外研究热点。电荷耦合高速摄像机的广泛应用为研究先导发展速度提供了有力工具。为定量研究先导发展速度,利用2台电荷耦合高速摄像机对长空气放电过程进行同步拍摄结果,利用图像处理方法重建了长空气间隙放电先导通道发展过程的三维结构。对12m棒-板间隙在正极性操作冲击电压下先导发展过程进行观测后,基于先导通道三维空间结构的时域演变,将先导发展方式分为平稳发展与"突跳"2种方式。在此基础上定量分析了先导发展的一维轴向速度、二维路径速度以及三维空间速度。研究结果表明,在12m棒-板间隙的先导平均一维轴向发展速度为1.8cm/μs,平均二维路径速度为2.03cm/μs,平均三维空间速度为2.3cm/μs;先导通道发生"突跳"时,先导通道长度瞬时剧烈增大,发展速度瞬时剧烈增大,发展速度分散性很大,在10～30cm/μs。

关键词：长空气间隙放电先导高速摄像机三维空间结构操作冲击电压发展速度突跳

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输电线路雷电绕击评估方法分析及展望

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高电压技术 2015年第8期41卷 2500-2513页

作者：司马文霞杨庆李永福范硕超重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室

随着我国超/特高压输电线路建设工程的发展,由雷电绕击引起的跳闸事故愈发频繁,严重影响到超/特高压输变电系统的安全可靠运行。现有的众多雷电绕击评估方法受计算模型和雷电观测手段的限制、以及各种关键性参数与判据的不确定性等因素... 详细信息

随着我国超/特高压输电线路建设工程的发展,由雷电绕击引起的跳闸事故愈发频繁,严重影响到超/特高压输变电系统的安全可靠运行。现有的众多雷电绕击评估方法受计算模型和雷电观测手段的限制、以及各种关键性参数与判据的不确定性等因素的影响,无法满足对输电线路雷电屏蔽性能分析准确性的需求。因此,详细阐述了当前各种雷电绕击评估方法的研究现状与进展,归纳了各方法存在的问题,并基于此分析了输电线路雷电绕击评估方法的机遇与发展趋势,指出随着长空气间隙放电理论和雷电观测手段的研究发展,未来关于输电线路雷电绕击评估方法的重点在于根据雷电绕击微观物理过程和相应关键参数的测量,建立更为完善和准确的绕击评估方法,为输电线路差异化防雷工作的开展提供重要的理论支撑。

关键词：雷电绕击输电线路评估方法长空气间隙放电上行先导雷电参数

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改进先导传播模型法500kV架空线路雷电绕击分析

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中国电机工程学报 2008年第25期28卷 25-29页

作者：魏本刚傅正财袁海燕任晓明上海交通大学电气工程系上海市徐汇区20030

用先导传播模型法(leader progression model,LPM)分析架空输电线路的防雷特性的关键在于主要模型参数、先导起始和拦截判据的确定。参考国际上对长间隙放电研究的成果,考察LPM中参数和判据的适用性,提出对LPM的判据改进。并且考虑雷云... 详细信息

用先导传播模型法(leader progression model,LPM)分析架空输电线路的防雷特性的关键在于主要模型参数、先导起始和拦截判据的确定。参考国际上对长间隙放电研究的成果,考察LPM中参数和判据的适用性,提出对LPM的判据改进。并且考虑雷云的背景静电场和线路运行电压的影响,建立改进的先导模型法。经改进的LPM应用于平原和山区地形条件下的500kV架空线雷电绕击分析计算。改进前后的计算结果与运行经验数据的对比分析表明,该改进先导模型法的计算结果与我国500kV架空线路的运行经验数据相吻合。

关键词：长空气间隙放电先导传播模型雷电绕击静电场输电线路

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热流场主导下的自由发展电弧弧后恢复特性研究

热流场主导下的自由发展电弧弧后恢复特性研究

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作者：刘晓鹏华中科技大学

学位级别：博士

空气间隙因放电起弧是电力系统外绝缘破坏的主要原因,放电通道的弧后恢复过程决定着间隙破坏后绝缘性能的恢复。弧后流场是影响恢复过程的关键因素,但目前弧后观测局限于光学和电学手段,缺乏流场的直接观测结果,因此弧后恢复过程并不清... 详细信息

空气间隙因放电起弧是电力系统外绝缘破坏的主要原因,放电通道的弧后恢复过程决定着间隙破坏后绝缘性能的恢复。弧后流场是影响恢复过程的关键因素,但目前弧后观测局限于光学和电学手段,缺乏流场的直接观测结果,因此弧后恢复过程并不清晰。针对电力系统中常见的两类空气间隙自由发展电弧,本文提出了弧后流场观测方法,搭建了相应的观测系统,获得了弧后恢复过程中电弧通道的恢复特性和流场演化特性,分析了电弧通道恢复和流场演变之间的关系。以电弧等效电阻为表征量,以流场主导的能量耗散为关键过程,建立了弧后恢复时间的计算方法。首先,自由发展电弧的弧后恢复过程是流场主导下的通道演变过程,本文提出了采用纹影技术观测弧后通道流场结构及其演变的研究思路,设计了兼具大视野、高灵敏度和高时空分辨率的Z字形纹影系统,其视野为40 cm。搭建了包含流场、光学和电学测量的综合实验平台,实现了弧后恢复过程微秒时间分辨率、亚毫米空间分辨率的综合观测,为弧后恢复过程的研究奠定了基础。然后,基于建立的综合实验平台对30～50 cm间隙火花电弧和30 cm间隙短路电弧的弧后恢复过程、重击穿过程进行研究。采用本征正交分解法和光流法分析了电弧通道恢复过程中的流场结构,获得了弧后通道内的高温气体在恢复过程中的流动形态及演变规律,发现高温气体以湍流形式运动,流场的主导结构为低频大尺度结构,在不同恢复阶段高温气体的运动有径向运动和轴向运动两个主导阶段。根据本征正交分解的模态系数确定了弧后热恢复时长的上限值。基于电压电流波形计算了两类通道电阻和注入能量,火花电弧的电阻值在Ω/cm量级,注入能量为20～160 J,短路电弧电阻值为Ω量级以下,注入能量在2000～6000 J。通过光学图像统计了两类通道弧后发光时长分别在ms量级和百ms量级。最后,建立了弧后电弧元等效电路模型,从能量平衡角度提出了模型参数的计算方法,获得了低能火花电弧和高能短路电弧的弧后能量耗散时长,并作为弧后热恢复时长的下限值。为了工程中方便应用,提出了两类自由发展电弧弧后耗散功率和热恢复时长的简化计算方法,并以实际的绝缘子串闪络和直流线路人工短路实验案例为代表计算了两者弧后恢复时长。

关键词：热流场弧后恢复去游离空气电弧长空气间隙放电

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多尺度下正极性先导不连续发展特性与机理研究

多尺度下正极性先导不连续发展特性与机理研究

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作者：汪显康华中科技大学

学位级别：博士

正极性先导不连续发展现象广泛存在于自然雷电和实验室长空气间隙放电中,在不同时空尺度下呈现出不同的光学、电学特征。目前不同时空尺度下正极性先导不连续发展现象还缺乏统一描述,其特性规律尚不明确,影响因素和物理机理还有待研究... 详细信息

正极性先导不连续发展现象广泛存在于自然雷电和实验室长空气间隙放电中,在不同时空尺度下呈现出不同的光学、电学特征。目前不同时空尺度下正极性先导不连续发展现象还缺乏统一描述,其特性规律尚不明确,影响因素和物理机理还有待研究。因此,针对正极性先导不连续发展现象,在自然雷电和长空气间隙先导放电多个时空尺度下开展了系统的实验研究与理论分析。首先,在日本北陆地区开展自然雷电观测实验,对起始于风力发电机和避雷塔尖端的上行正极性雷电先导发展过程开展实验研究。基于通道发光和伸长特性,将上行正极性雷电先导的步进式发展分为“缓变型”和“瞬变型”两种发展模式。以上行雷电先导的步进式发展过程和6 m空气间隙放电中先导重发展过程为研究对象,通过分析二者产生条件、宏观特性和重要物理参数的相似性,指出它们应该具有相同的物理机制。然后,搭建具有ns级时间分辨率、mm级空间分辨率的多物理量同步观测平台,包括:高灵敏度的高速纹影成像系统;超高速PMT（Photomultiplier Tube,光电倍增管）阵列系统;高动态范围电流测量系统。基于高性能观测平台,实现了对1.4 m空气间隙中先导放电全过程的精细化实验观测。获得了暗区内先导通道的光学、热力学特性,提出了暗区内放电通道的“芯-壳”结构,推测暗区内通道头部产生的微弱电晕放电可能是驱动残余通道演化的动力来源。明确了先导重发展过程中电离波从残余先导通道头部起始、双向传播和反射的复杂过程,测得电离波传播速度约为10～5～10～6m/s。基于上述实验观测结果,给出了正极性先导不连续发展现象中重要物理过程的详细描述。最后,通过对实验数据进行统计分析,结合对文献的梳理,提出了正极性先导不连续发展的临界外施电压变化率Vr=3 k V/μs。从能量角度出发,建立了先导头部流注茎向初始先导转化的一维热力学模型,分析了脉冲电流注入下先导通道的转化时间和暗区内通道温度演化过程,明确了不同时空尺度下正极性先导不连续发展宏观现象存在差异的原因。基于对正极性先导不连续发展物理机理的研究,讨论了提高电力系统雷电防护与优化外绝缘设计的措施。

关键词：长空气间隙放电自然雷电正极性先导不连续发展重发展暗区

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负极性地闪雷击点选择过程的模拟试验及仿真模型研究

负极性地闪雷击点选择过程的模拟试验及仿真模型研究

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作者：谢施君华中科技大学

学位级别：博士

雷电是一种常见的自然灾害,其巨大的破坏力每年造成大量的人身伤亡事故和财产损失。雷电防护是能源、交通、航天航空、建筑等诸多领域关注的热点问题。采用负极性地闪模型模拟雷击过程是指导防雷保护装置设计和改造的重要手段。然而,由... 详细信息

雷电是一种常见的自然灾害,其巨大的破坏力每年造成大量的人身伤亡事故和财产损失。雷电防护是能源、交通、航天航空、建筑等诸多领域关注的热点问题。采用负极性地闪模型模拟雷击过程是指导防雷保护装置设计和改造的重要手段。然而,由于现有的负极性地闪模型仍然存在缺陷,部分按照其计算结果设计的防雷保护装置未起到应有的雷电防护效果,亟待提出一种更为合理的雷击过程仿真模型。针对现有模型存在的问题,本文拟提出一种可以反映下行先导曲折、分叉特性、地表电场时空变化以及迎面先导起始和发展物理过程的负极性地闪模型。并围绕负极性梯级先导形成机制、下行先导通道电荷分布、负极性下行先导随机发展模型、正极性迎面先导特性及仿真模型、负极性地闪发展过程三维仿真模型几个方面开展工作。根据负极性流注的能量平衡方程,结合基于电位畸变的空间电荷计算方法,推导了描述负极性流注-先导转化过程的转化区温度计算公式,提出转化区的背景电场是决定负极性梯级先导形成的关键物理参数；通过开展4～10m间隙尺度的负极性长空气间隙放电,获取了负极性梯级尺度、发展速度等放电参数,并通过与自然雷电相关参数进行对比,论证了负极性长间隙放电与自然雷电的相似性；采用外推的方法,提出了雷电梯级先导形成所需的临界背景电场。基于模拟电荷法,根据回击电流积分电荷总量与回击电流峰值的关系,研究了下行先导通道的电荷总量和电荷分布。提出了下行先导通道电荷总量与回击电流峰值的关系；获得了下行先导通道内的电荷分布规律；研究了分支通道对下行先导通道电荷分布的影响,通过引入电荷系数,提出了考虑分支的下行先导通道电荷分布计算方法。采用背景电场作为选择下行先导发展方向的放电参数,建立了负极性下行先导三维随机发展模型；通过对雷电通道的三维几何特征进行分析,建立了分形维数、分支系数以及电荷系数的关系,并根据自然雷电的分形维数,确定了电荷系数和发展概率指数；采用雷电观测结果在分形维数、电荷总量以及地表电场变化三个方面验证了下行先导发展模型的正确性。通过分析雷电下的地表电场时空分布特性,提出了基于电场时空分布等效的正极性迎面先导特性模拟试验方法；设计并开展了避雷针的迎面先导特性模拟试验,获得了初始电晕电荷、电晕起始电压、先导起始电压等放电特征参数；提出了新的流注茎-先导转化临界电荷判据；论证了空间电荷对二次电晕起始的抑制作用；获得了先导初始发展阶段的单位长度电荷量,及单位长度电荷随先导电流的变化趋势。考虑暗区内初始先导的生长和空间电荷对电场的影响,提出了包括流注茎-先导转化热过程和二次电晕起始过程的正极性迎面先导起始模型；结合先导电流计算方法和根据人工引雷试验、迎面先导模拟试验和理论推导提出的先导速度与先导电流的关系,建立了迎面先导发展模型；采用正极性迎面先导模拟试验结果以及自然雷电的迎面先导观测结果对模型进行了验证。结合下行先导三维随机模型和正极性迎面先导起始和发展模型,建立了负极性地闪发展过程三维仿真模型。采用该模型对避雷针的击距、保护半径、引雷范围等防雷性能进行了研究。探讨了电气几何模型对于某个回击电流峰值采用固定击距进行计算可能存在的问题；提出折线法会过于乐观地估计较高避雷针的保护半径；发现了下行先导在近地区域内的侧向发展是导致较高避雷针地表屏蔽失效的主要原因。

关键词：负极性地闪下行先导迎面先导长空气间隙放电模拟试验三维模型

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