氣體滅弧防雷方法及應(yīng)用

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 輸電線路防雷現(xiàn)狀 1
1.1.1 雷電參數(shù) 3
1.1.2 阻塞型防雷體系 8
1.1.3 疏導(dǎo)型防雷體系 12
1.2 輸電線路復(fù)雜性雷擊工況 13
1.2.1 多重雷擊和多次回擊工況 14
1.2.2 超過耐雷水平的雷擊工況 21
1.2.3 檔距中央雷擊工況 26
1.3 氣體滅弧防雷概述 32
1.3.1 國內(nèi)外氣體滅弧防雷相關(guān)研究 33
1.3.2 氣體滅弧防雷的特點 38
參考文獻 39
第2章 雷電誘導(dǎo)固相氣體滅弧防雷方法 41
2.1 爆炸特性 41
2.1.1 爆炸過程熱效應(yīng) 41
2.1.2 爆炸過程高速性 42
2.1.3 爆炸過程形成氣體產(chǎn)物 43
2.1.4 C-J爆轟理論 44
2.2 電弧等離子體特性 50
2.2.1 電弧等離子體運動特性 51
2.2.2 電弧等離子體能量特性 52
2.3 爆炸氣流和等離子電弧的耦合機制和特性 58
2.3.1 電弧速度場模型 58
2.3.2 電弧溫度場模型 60
2.3.3 電弧元半徑的求解 61
2.3.4 電弧重燃判據(jù) 62
2.3.5 爆炸氣流耦合電弧效應(yīng) 62
2.4 重燃抑制機理 64
2.4.1 固相爆炸氣流產(chǎn)生壓力 64
2.4.2 弧隙介質(zhì)恢復(fù)理論 66
2.5 雷電誘導(dǎo)固相爆炸氣流實現(xiàn)建弧抑制方法 72
2.5.1 氣體滅弧的發(fā)展 72
2.5.2 雷電誘導(dǎo)固相爆炸氣流滅弧主要原理 73
2.5.3 殘壓低特性 76
2.5.4 通流容量大特性 76
2.5.5 多重雷擊防護 77
2.6 爆炸氣流耦合電弧仿真分析 78
2.6.1 ANSYS AUTODYN仿真分析 78
2.6.2 FLUENT仿真分析 94
2.7 雷電誘導(dǎo)固相氣體滅弧試驗 102
2.7.1 雷電沖擊放電電壓試驗 102
2.7.2 滅弧防雷裝置有效性測試試驗 103
2.7.3 響應(yīng)時間、滅弧時間測試試驗 106
2.8 基于氣體滅弧的雷擊跳閘率分析 110
2.8.1 固相氣體滅弧雷擊跳閘效果分析 110
2.8.2 算例分析 112
參考文獻 113
第3章 沖擊壓縮滅弧防雷方法 116
3.1 “工頻電弧誘導(dǎo)型”滅弧防雷間隙的發(fā)展及瓶頸 116
3.2 壓縮滅弧物理學(xué)原理 120
3.3 壓縮滅弧機理和特性 120
3.3.1 沖擊電弧在極度壓縮條件下的能量分段形成機理 120
3.3.2 沖擊電弧所受徑向壓力到軸向壓力的轉(zhuǎn)化及突變拐點的形成機理 127
3.3.3 自膨脹氣流的觸發(fā)及沖擊電弧的弧柱能量分段形成機理 131
3.3.4 沖擊電弧與工頻電弧的耦合與解耦及縱吹氣流滅弧解析 138
3.4 壓縮滅弧方法的特點 146
3.5 壓縮滅弧試驗及分析 146
3.5.1 模擬沖擊電弧電流的基本原理 146
3.5.2 滅弧試驗方案設(shè)計及步驟 148
3.5.3 試驗結(jié)果及分析 150
3.6 壓縮滅弧擾動下的建弧率 154
3.6.1 建弧率的基本原理 154
3.6.2 壓縮滅弧擾動下的建弧率 155
3.7 雷擊跳閘率的根治性對策 157
3.7.1 輸電線路雷害現(xiàn)狀 157
3.7.2 常用的線路防雷方法 159
3.7.3 壓縮滅弧擾動作用下的跳閘率計算 160
參考文獻 162
第4章 雷擊防護的分析計算與對策 163
4.1 電氣幾何模型 163
4.1.1 雷擊物理過程 163
4.1.2 模型設(shè)置 164
4.1.3 鏡像法計算感應(yīng)電荷 168
4.1.4 電場力計算 177
4.1.5 向量電氣幾何模型 178
4.1.6 繞擊率計算結(jié)果比較 179
4.2 蒙特卡洛法在繞擊跳閘率計算中的應(yīng)用 183
4.2.1 概述 184
4.2.2 ATP-EMTP程序的基本原理 184
4.2.3 蒙特卡洛法計算繞擊跳閘率的原理 189
4.2.4 模型建立 190
4.2.5 蒙特卡洛法計算繞擊跳閘率的程序流程 191
4.2.6 500kV輸電線路繞擊跳閘率的計算案例 191
4.3 繞擊跳閘率影響因素 194
4.3.1 地面傾角的影響 194
4.3.2 雷電先導(dǎo)入射角的影響 196
4.3.3 避雷線保護角的影響 197
4.3.4 導(dǎo)線高度的影響 197
4.3.5 擊距系數(shù)的影響 199
4.3.6 溫度的影響 199
4.3.7 絕緣強度的影響 200
4.4 擊距系數(shù)對繞擊耐雷性能影響的研究 201
4.4.1 概述 201
4.4.2 擊距系數(shù)模型的建立 202
4.4.3 繞擊跳閘率的計算 206
4.4.4 檔距中央繞擊防護仍屬空白 207
4.5 氣體滅弧的繞擊防護 209
4.5.1 雷電誘導(dǎo)固相爆炸能量的響應(yīng)時間 209
4.5.2 繞擊建弧率 210
4.6 反擊防護 213
4.6.1 基于矢量電氣幾何模型的反擊概率 213
4.6.2 反擊建弧率 216
4.6.3 檔距中央反擊防護仍屬空白 217
4.7 多重雷擊防護 220
4.7.1 多重雷擊的性質(zhì) 220
4.7.2 多重雷擊防護效果 222
參考文獻 224
第5章 氣體滅弧防雷間隙絕緣配合 226
5.1 氣體滅弧防雷間隙的試驗前準(zhǔn)備 226
5.1.1 氣體滅弧防雷間隙裝置結(jié)構(gòu)及工作原理 226
5.1.2 滅弧防雷裝置結(jié)構(gòu)及觸發(fā)過程 227
5.1.3 試驗場地、設(shè)備及所制作金具類型簡介 228
5.2 氣體滅弧防雷間隙裝置雷電沖擊試驗及理論仿真分析 233
5.2.1 雷電沖擊絕緣配合試驗概述 233
5.2.2 絕緣子串和各種間隙類型金具雷電沖擊放電測試及比較 234
5.3 氣體滅弧防雷間隙裝置優(yōu)先放電理論分析 247
5.3.1 氣體介質(zhì)電氣強度改變 247
5.3.2 基于改變電場分布及庫侖力引雷的滅弧防雷間隙分析 249
5.4 基于引弧環(huán)改變滅弧防雷間隙電磁場分布的模擬仿真 250
5.4.1 Maxwell有限元軟件簡介 250
5.4.2 應(yīng)用Maxwell有限元軟件模擬氣體滅弧間隙電磁場分布 251
5.5 本章小結(jié) 254
參考文獻 255
第6章 架空輸電線路防雷指標(biāo)計算及應(yīng)用 257
6.1 雷擊過電壓 257
6.1.1 雷擊線路附近大地時的感應(yīng)雷擊過電壓 257
6.1.2 雷擊線路桿塔時的感應(yīng)雷擊過電壓 259
6.2 耐雷水平 260
6.2.1 雷擊桿塔頂部耐雷水平 260
6.2.2 雷擊避雷線檔距中央耐雷水平 263
6.2.3 繞擊耐雷水平 267
6.3 雷擊跳閘率 270
6.4 架空輸電線路防雷措施 270
6.4.1 架設(shè)避雷線 271
6.4.2 降低桿塔接地電阻 271
6.4.3 架設(shè)耦合地線 271
6.4.4 采用不平衡絕緣方式 271
6.4.5 裝設(shè)自動重合閘 272
6.4.6 采用消弧線圈接地方式 272
6.4.7 裝設(shè)側(cè)向避雷針 272
6.4.8 加強絕緣 272
6.4.9 安裝線路避雷器 272
6.4.10 安裝氣體滅弧防雷間隙 273
6.5 氣體滅弧防雷下的雷擊跳閘率 273
6.5.1 氣體滅弧防雷下的建弧率 273
6.5.2 氣體滅弧防雷下的雷擊跳閘率 277
6.6 應(yīng)用案例 281
6.6.1 南寧某110kV線路應(yīng)用情況 281
6.6.2 北海某110kV、220kV線路應(yīng)用情況 282
6.6.3 廣東某煉化公司110kV線路應(yīng)用情況 283
6.6.4 北海某煉化公司110kV線路應(yīng)用情況 284
6.6.5 新疆某110kV線路應(yīng)用情況 287
6.6.6 梧州某10kV線路應(yīng)用情況 287
6.6.7 憑祥某10kV線路應(yīng)用情況 288
參考文獻 288