基于改进MAYER电弧模型的间隙防雷仿真分析

《基于改进MAYER电弧模型的间隙防雷仿真分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、广西电力2008年第5期基于改进MAYER电弧模型的问隙防雷仿真分析AnalysisofGapLightningProtectionSimulationBasedonModifiedMAYERElectricArcModel王巨丰，朱立波，陆俊杰，刘赘，黄金剑WANGJu—feng，ZHULi—bo，LUJun—jie，LIUYun，HUANGJin—jian(广西大学电气工程学院，广西南宁530004)摘要：为使配电线路遭雷击时免受电弧灼伤，文章从电弧抑制的基本条件人手，通过理论建模分析的方法，研究具有快速熄灭工频续流电

2、弧能力的新型防雷保护间隙的特性。MATLAB仿真表明在高速气体的冲击下，间隙电弧能够被高速气流快速切断而熄灭，从而避免了电弧对线路的灼伤。关键词：配电线路；防雷间隙；气流灭弧；仿真中图分类号：TM862文献标识码：B文章编号：1671—8380(2008)05—0050—03O引言极组成的防雷间隙、电源、电阻构成。间隙上所加电压从零逐渐增加，就会发生气体放电现象。图l(b)2002年，日本的M．Tsukima等人通过实验的是气体放电间隙的电流与其两端电压的大致关系，方法证明了气流能够直接驱动电弧运动，并首次明按放电性质，可

3、分为两个阶段：非自持放电阶段确提出气吹的概念。McBride等人研究在微型断路(OC)、自持放电阶段(cf)。器(MCB)中气吹对开断性能的影响，证明了气吹灭弧对提高MCB的开断性能具有积极作用。间隙电弧是一束导电性能极好的电离气体【1_3J，防雷间隙产生的电弧具有双重性，一方面它给线路中雷电能量的泄放提供通道，降低线路产生的雷击过电压；另(a)间隙放电实验电路图一方面，它使电路仍旧保持导通状态，破坏绝缘甚至烧损线路【_7J。图1间隙放电示意图本文针对配电线路防雷存在的问题，研究喷射气流灭弧防雷保护间隙，以解决避雷器热容量

4、小，无自持放电阶段开始时，气体呈现辉光，称为辉光法耐受直击雷的能量，以及无灭弧装置间隙产生的放电，此时间隙中气体的电离方式仍然是电场电离，工频续流导致雷击跳闸率升高，无绝缘限压措施的放电通道温度为常温，电流密度小，阴极压降较高；绝缘子闪烙后电弧熔断导线的恶性事故等问题。当电流增大到阶段，放电形式转为弧光放电，间1间隙保护原理隙中产生电弧。弧光放电的特点为放电通道有明显的边界，发出强光，通道中温度极高(6000K以1．1间隙电弧的形成机理上)，电流密度很大，阴极压降很小，电离方式主要是正常状态下，气体具有良好的绝缘性能，但是

5、当热电离。雷击杆塔或导线时，相当于防雷间隙两端加上足够1．2间隙灭弧的原理大的电场，就可能引起电流通过气体。气体放电与气体的种类、压力、间隙的材料、几何形状、两极间距雷电过电压击穿绝缘子并联间隙仅仅数十微秒以及加在间隙两端的电压等因素有关。防雷间隙可就能释放雷电能量，随之入地的工频续流才是导致简化为如图1(a)所示电路图。简化电路由两个电绝缘子或导线烧蚀、短路跳闸的主要原因。间隙工收稿日期：2008—05—16；修回日期：2008—07—042008年第5期广西电力频续流过零点是电弧熄灭的有利时机。在交流电流式中：dg／d

6、￡——单位电弧弧柱储能量的变化；过零以后，间隙中和间隙上同时进行着介质恢复和西——单位弧长输入的功率；电压恢复两个相互联系的过程。一个是间隙中电离——电弧电流；气体从导电状态迅速转变为绝缘状态，使间隙能够g——弧柱中电场强度；承受电压作用而不发生电弧重燃的过程；另一个是P——单位弧长的功率损失。由于熄弧后电路将被开断，电源电压加到间隙两端Ploss与气流喷射速度及弧柱横截面的变化的过程。电压恢复过程使间隙上的电压升高，将可成正比，即能引起间隙的再次击穿而使电弧重燃；而介质强度P=p(2)恢复过程使间隙的介质强度不断增加，它

7、将阻碍间厂7'隙的再次击穿而使电弧熄灭。式中：=2R’ICdT，是功率耗散系数；0在电弧电流趋于零时，如果由于喷射气流强烈T——气流被电弧加热后的温度；冷却等原因，电弧将因热电离停止而熄灭。通常，整——喷射气流初始温度；个弧柱的冷却情况不会绝对均匀，只要在弧柱的某——弧柱平均温度；一部分变成绝缘介质层，通道的电导消失时，间隙就C——单位体积介质的比热容；呈现绝缘介质的状态。在喷射气流条件下，随着绝．R——电弧半径；缘层的扩展和电离粒子的消散，间隙的介质强度迅L——电弧长度。速恢复。把式(2)带入式(1)转化为交流电弧的熄灭

8、条件是：电流过零后，间隙介质恢复强度在任何时刻始终高于间隙上的恢复电压。渊介质强度恢复过程说明电弧熄灭过程和间隙熄灭能力的特性。介质强度恢复过程决定于间隙中能量的变化、灭弧介质的种类和状态等。喷射气流主要作令=水，血dg]=(4)用就在于强迫电弧扩散，移去电弧的电离产物，将热则得的导电气体置换成能承受线