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10kV多间隙强气流灭弧防雷装置的仿真分析与试验研究被引量：15: 2016年; 为了解决输配电线路的雷击问题,目前研制了1种主要应用于10 kV配电线路的多间隙强气流灭弧防雷装置。采用电弧3维动态磁流体动力学(MHD)模型描述了电弧的特性,对高速气流作用下的灭弧过程进行了仿真分析,得出熄弧时间为0.16 ms。同时进行了灭弧试验,通过高速摄像机和示波器观测了电弧熄灭过程。试验结果表明从装置触发到灭弧结束历时0.3 ms,其中从产生气流到气流接触电弧时间小于0.01 ms。验证了仿真得出的熄弧时间与试验中的熄弧时间基本相符,证明该装置能将电弧熄灭在"萌芽期",深度抑制后续工频电弧发展。; 王巨丰吴东梁雪李国栋王新阳; 关键词：多间隙

高速气流作用下灭弧防雷间隙灭弧效果的研究被引量：15: 2016年; 当架空输电线路遭受雷击而发生冲击闪络时,线路上安装的灭弧防雷间隙装置能够有效地保护绝缘子串免受工频电弧的烧蚀,同时能够在雷电冲击电流击穿间隙后深度抑制工频电弧。为了研究其灭弧效果,首先建立了该装置的气流控制方程组,运用ANSYS10.0软件对流体进行了气流场仿真;然后利用高速摄像机拍摄了电弧的发展过程,通过数字示波器记录了电弧电压波形,对灭弧防雷间隙的灭弧效果进行了试验验证;最后进一步探讨了不同故障电弧电流值下灭弧效果和气流速度的关系。仿真结果与试验结果表明:2.3 ms时刻高速气流速度最大且稳定地作用于电弧;试验得出气流熄灭电弧的时间为3.8 ms,一致说明该装置能快速熄灭电弧;气流速度越大,灭弧防雷间隙的灭弧效果就越好。; 王巨丰李国栋董鲁飞吴东梁雪许志兵; 关键词：输电线路高速气流气流场电弧

冲击气流作用下灭弧防雷间隙截断电弧的机理被引量：7: 2016年; 为了提高输电线路防雷高效性,以普通并联间隙为基础提出一种基于冲击气流作用的灭弧防雷间隙。通过分析灭弧防雷间隙和绝缘子配合时的伏秒特性,研究了其截断电弧机制。建立链式电弧模型,并对电弧元进行受力分析,推导出电弧元各速度分量控制方程,得出其数值与电弧元长度无关,与冲击气流速度有关,且气流速度越大电弧运动越快越利于熄灭电弧。运用Ansys10.0软件对流体进行气流场仿真,利用高速摄像机拍摄电弧的变化过程,通过数字示波器记录电弧电压波形,仿真结果与试验结果表明:2.6 ms时冲击气流速度最大且稳定的作用于电弧,试验得出气流熄灭电弧的时间4.5 ms,没有发生重燃,一致说明该装置能快速截断电弧。; 李国栋王巨丰吴东; 关键词：并联间隙冲击气流输电线路电弧

10kV多断点灭弧防雷间隙熄弧特性研究及应用被引量：14: 2017年; 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。; 王巨丰吴东李国栋; 关键词：高速气流电弧能量重燃

基于Navier-Stokes方程的新型喷射气流灭弧防雷间隙有效性论证被引量：20: 2015年; 新型喷射气流灭弧防雷间隙是一种有效避免输电线路遭受雷击的防雷技术手段。为进一步论证其性能,利用Navier-Stokes(N-S)方程对气流灭弧暂态过程进行了描述,说明灭弧气丸爆炸产生的高速气流使温度场、速度场发生了急速变化,进而破坏了电弧能量的稳态,达到迅速灭弧的效果。并利用ANSYS AUTODYN有限元分析软件对气流与电弧的作用过程进行了仿真分析,表明灭弧气丸爆炸后会产生带有巨大能量的高速气体并迅速充满整个空间,该高速气体与电弧快速、全面作用并迅速破坏等离子体动态平衡,使电弧在0.2 ms内极快速熄灭。通过试验对仿真结果进行了验证,证明新型灭弧防雷间隙在雷击发生初期就迅速动作,可快速灭弧,且灭弧后依然有强气流存在,保证了电弧不会重燃。研究表明,该新型灭弧防雷间隙对于输电线路防雷极其有效。; 王巨丰梁雪郭伟吴东李国栋刘其良; 关键词：NAVIER-STOKES方程电弧等离子体爆炸过程

防雷间隙大电流快速灭弧试验研究及应用被引量：11: 2015年; 雷击绝缘子闪络后,产生的工频电弧会烧灼绝缘子串及导线,严重时可能导致绝缘子串烧毁和架空导线断线事故。为了改善绝缘子串缺乏主动快速灭弧的能力,设计出一种能够快速熄灭工频电弧的防雷灭弧装置。并进行了大电流灭弧试验。电弧熄灭的过程是借助高速摄像及示波器监测。结果表明,该装置以"以快治强"的方法干预早期电弧,能在试验回路的继电保护动作之前熄灭1 k A、10.8 k A的工频电弧且熄灭电弧时间短于8 ms。该间隙已应用于35 kV、110 kV、220 kV电压等级的输电线路上,验证了该装置的实用性。; 吴东王巨丰李国栋梁雪郭伟; 关键词：防雷保护绝缘子

爆轰气流作用下的电弧熄灭特性被引量：10: 2016年; 为了解决输电线路防雷难题,在并联间隙的基础上提出了一种基于爆轰气流作用的灭弧防雷装置。通过建立链式电弧模型,对电弧元进行受力分析,利用爆轰相似理论对爆轰波的压力进行计算,并进一步推导出电弧元的各速度分量控制方程。利用ANSYS AUTODYN模拟爆轰气流与电弧等离子体耦合过程,得到气流场和电弧温度场的数值仿真,并进行灭弧试验验证。结果表明：电弧元的各速度分量与电弧元的长度无关,与爆轰气流压力有关;且气流压力越大,电弧运动速度越快,越利于熄灭电弧。爆轰气流速度最大可达到6 000 m/s,4.6 ms时电弧温度由最高的14×10^3 K下降到3×10^3 K,且在爆轰气流作用下电弧熄灭,没有发生重燃。; 王巨丰李国栋蒲亭洁吴东周政杨飞豹; 关键词：输电线路温度场绝缘子

爆炸气流灭弧试验与灭弧温度仿真分析被引量：17: 2015年; 采用爆炸气流灭弧是一种最新的防雷方法。为研究爆炸气流灭弧防雷间隙灭弧暂态过程，对35kV爆炸气流灭弧间隙进行10kA工频电流灭弧试验，试验表明电弧在爆炸气流的强烈扰动下迅速被拉长截断，灭弧时间约为4ms。同时根据电弧熄灭的温度判据（即当故障电弧温度降低到3000～4000K时熄灭）利用有限元计算软件FLUENT对气流和电弧耦合作用暂态过程中的电弧温度进行模拟仿真。由仿真结果可知，在高速爆炸气流的作用下，电弧能量变弱，温度呈非线性下降，在4ms时降至熄灭的临界值熄灭。为了验证试验与仿真的实际效果，进行了爆炸气流灭弧防雷间隙实地运行试验。运行试验表明：爆炸气流灭弧防雷间隙能够降低雷击跳闸率90％以上，安装灭弧间隙后的输电线路既限制了雷击过电压，又能显著降低雷击事故率，具有良好的实用性。; 王巨丰郭伟梁雪吴东李国栋丁漪; 关键词：防雷方法工频温度跳闸率

爆炸气流作用下暂态电弧自熄灭时间计算被引量：1: 2015年; 爆炸气流是影响暂态电弧自熄灭时间的重要因素,为此,从电弧运动的角度出发,研究了利用爆炸气流灭弧装置产生的爆炸气流对电弧自熄灭时间的影响。利用链式电弧模型以及电弧自熄灭弧长判据,对在故障电流为1 k A时不同喷口角度、气流速度灭弧参数下的电弧自熄灭时间进行仿真计算,并与试验结果进行比较分析,研究结果表明:在气流速度为300 m/s、电流1 k A、喷口角度60o时,仿真中得出电弧自熄灭时间为0.3 ms,而试验中得出的电弧自熄灭时间为0.4 ms,仿真值与实际值基本相符。电弧自熄灭时间与爆炸气流速度有关,在相同的故障电弧电流的情况下,电弧自熄灭时间随着气流速度增大而减小。这说明了爆炸气流灭弧装置在灭弧性能上的可行性。; 王巨丰吴东李国栋梁雪郭伟

爆炸冲击波作用下灭弧防雷间隙熄灭工频电弧的机理及应用被引量：11: 2015年; 为提高输电线路的防雷性能,从灭弧防雷间隙和绝缘子配合时的伏秒特性出发,对爆炸波冲击作用下灭弧装置的灭弧机理进行了研究。基于电弧黑盒模型对暂态电弧进行建模,得出故障电流切除时电弧的电压、电流、电压变化率、电流变化率波形,并进行了试验验证。结果表明:5 k A故障短路电流在第1次过零点时被切断,在爆炸冲击波作用下电弧在5 ms内经拉伸到变形到断裂直至熄灭,且未出现重燃;仿真结果与试验结果一致。基于该原理的灭弧装置现场试运行良好,验证了灭弧间隙的实用性。; 王巨丰李国栋吴东梁雪郭伟刘太东; 关键词：输电线路爆炸冲击波工频电弧绝缘子伏秒特性

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