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长空气间隙放电研究的挑战与进展 被引量：40
1
作者 曾嵘 庄池杰 +3 位作者 余占清 陈赦 李志钊 陈维江 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2945-2955,共11页
开展空气间隙放电的理论研究,是支撑我国特高压工程建设、提升电力系统雷击防护水平的现实需求。通过分析特高压下长空气间隙放电的工程需求,以及雷电绕击输电线路的先导发展模型、电气几何模型所面临的理论困境,归纳了当前长空气间隙... 开展空气间隙放电的理论研究,是支撑我国特高压工程建设、提升电力系统雷击防护水平的现实需求。通过分析特高压下长空气间隙放电的工程需求,以及雷电绕击输电线路的先导发展模型、电气几何模型所面临的理论困境,归纳了当前长空气间隙研究所面临的主要挑战——物理模型的内在复杂性、测试手段的局限性及数值求解方法的不确定性。同时,基于过去30多年测量、计算方法的长足进步,指出目前我国开展长空气间隙放电研究的重大机遇。另外,还简要总结了国内外长空气间隙放电研究的发展历程及流注先导模型在不同历史时期的典型成果,详细介绍了清华大学在973项目的支持下,在长空气间隙放电的微观机理与宏观过程研究方面的最新进展,并对未来的研究方向与目标做了初步展望,包括:1)明晰不同尺度流注起始及发展的规律;2)更深入认识流注转化为先导的规律及机理;3)清晰描述先导的发展过程特征参数;4)建立更完备的长空气间隙击穿模型,能够更准确地预测长空气间隙的放电特性;5)建立更科学的雷击闪络先导发展模型及雷击闪络风险评估方法;6)提出工程实用的更优化的长空气间隙结构。 展开更多
关键词 长空气间隙放电 流注 先导 流注起始特性 雷电上行先导 放电过程观测 放电过程数值仿真
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雷击输电线路上行先导起始与发展特性模拟试验研究 被引量：7
2
作者 李志钊 曾嵘 +3 位作者 庄池杰 陈赦 廖永力 高超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期2076-2082,共7页
上行先导是分析雷电绕击输电线路的关键因素之一,由于雷电放电的随机性,鲜有输电线路上行先导的直接影像资料,因而上行先导是否存在是电力系统防雷研究的一个热点。现有的上行先导仿真计算模型主要由棒-板及热力学的结论间接推导所得,... 上行先导是分析雷电绕击输电线路的关键因素之一,由于雷电放电的随机性,鲜有输电线路上行先导的直接影像资料,因而上行先导是否存在是电力系统防雷研究的一个热点。现有的上行先导仿真计算模型主要由棒-板及热力学的结论间接推导所得,缺乏实际输电线路的实验依据。在昆明国家特高压实验基地对输电线路上行先导起始及其发展特性开展了模拟试验研究,经过仿真分析,设计并采用5～8m的板棒-线间隙进行模拟试验,施加最高达3.6MV、200/2 000μs波前的冲击电压,利用最高拍摄速度为106帧/s的高速摄像机对放电过程的放电形态进行观测,利用3dB带宽范围为0～6.5MHz的同轴分流器进行了电流测量。通过500余次试验及其结果分析,发现在该试验条件下,导线和地线上明显有上行先导产生,其发展速度约为1.2～3cm/μs,与正极性操作波下棒-板间隙放电的先导速度基本一致。仿真分析发现,大多数自然雷情况下,输电线路临界半径处场强高于上行先导起始场强的时间比该文试验工况中更长,因此推断自然雷击输电线的过程中上行先导是很有可能存在的。 展开更多
关键词 绕击 上行先导 长间隙放电 观测平台 输电线路场强 先导发展法
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不同类型避雷针雷击接闪效能差异的实验评价方法 被引量：3
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作者 裴哲浩 陈维江 +9 位作者 陈家宏 殷禹 丁立键 傅中 张乔根 黄胜鑫 顾建伟 傅毓斐 樊星 章志远 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3854-3862,共9页
探讨一种直观、易于理解且反映雷击放电机理的实验方法,以评价不同类型避雷针的雷击接闪效能差异,对雷电防护领域形成共识显得尤为重要。为此,论文首先分析了雷电环境下地面目标物上避雷针的雷击接闪过程,指出不同类型避雷针接闪效能的... 探讨一种直观、易于理解且反映雷击放电机理的实验方法,以评价不同类型避雷针的雷击接闪效能差异,对雷电防护领域形成共识显得尤为重要。为此,论文首先分析了雷电环境下地面目标物上避雷针的雷击接闪过程,指出不同类型避雷针接闪效能的差异主要体现在对迎面放电过程的影响上;接着,提出了如下实验评价方法:采用针-板间隙的放电实验布置,对4 m及以上间隙施加1.2/50μs标准雷电波模拟迎面流注放电过程,对6 m及以上间隙施加250/2500μs标准操作波模拟迎面先导放电过程;然后,通过比较非传统避雷针与传统避雷针的放电起始时刻与平均发展速度2个指标,以评价不同类型针的接闪效能差异;最后,利用所提方法对典型提前放电(early streamer emission,ESE)非传统避雷针与传统避雷针开展了接闪效能差异的评价实验。实验结果表明:ESE针与传统避雷针的评价指标基本一致,不具备研发商所宣称的引雷增效作用。 展开更多
关键词 非传统避雷针 雷击接闪效能差异 放电起始时刻 放电平均发展速度 迎面流注放电 迎面先导放电
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接闪杆宽度对触发上行先导影响分析
4
作者 段和平 王荣珠 +2 位作者 陈超 夏雪 周洁晨 《江西科学》 2021年第3期517-520,共4页
基于随机介质击穿模式和尖端电场畸变理论,在同一气象环境、模拟域的分辨率以及相同的高度条件下,模拟了不同宽度的接闪杆对闪电的接闪概率以及接闪时间的影响,结果表明:1)接闪杆的宽度分别为1 m、10 m、100 m时相对应接闪的概率分别为8... 基于随机介质击穿模式和尖端电场畸变理论,在同一气象环境、模拟域的分辨率以及相同的高度条件下,模拟了不同宽度的接闪杆对闪电的接闪概率以及接闪时间的影响,结果表明:1)接闪杆的宽度分别为1 m、10 m、100 m时相对应接闪的概率分别为84.7%、61.3%以及14.7%,接闪杆宽度越小,接闪次数越多,概率也越大,当接闪杆宽度达到一定宽度300 m左右时候,已无法触发上行先导;2)接闪杆宽度越小,响应时间也会越短,而且接闪杆宽度越宽,响应时间越长,长短差异会越明显。 展开更多
关键词 接闪杆宽度 上行先导 响应时间 放电模型
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避雷针迎面先导发展物理过程仿真研究 被引量：23
5
作者 谢施君 何俊佳 +5 位作者 陈维江 陈家宏 贺恒鑫 谷山强 钱冠军 向念文 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期32-40,共9页
开展避雷针迎面先导起始及发展过程的仿真研究对建立正确的雷电屏蔽分析模型具有重要意义。基于长间隙放电的物理机制,建立了包括正极性电晕起始与流注发展、先导起始、先导–流注体系发展等物理过程的迎面先导发展物理过程仿真模型,并... 开展避雷针迎面先导起始及发展过程的仿真研究对建立正确的雷电屏蔽分析模型具有重要意义。基于长间隙放电的物理机制,建立了包括正极性电晕起始与流注发展、先导起始、先导–流注体系发展等物理过程的迎面先导发展物理过程仿真模型,并使用实验室和自然雷电条件下的迎面先导发展过程观测结果对其进行了验证,最后采用该模型对避雷针迎面先导特性进行了分析讨论。结果表明:该模型的计算结果与实验室条件下和一次自然雷电条件下获得的正极性迎面先导发展过程观测结果相吻合;迎面先导起始时刻随着雷电流幅值和避雷针高度的增加而提前;避雷针迎面先导的发展过程主要受雷电流幅值、避雷针高度影响,其发展速度随着下行先导的趋近而逐渐增加;由实验室条件下的正极性棒–板间隙放电获得的先导起始特性直接用于自然雷电中正极性迎面先导起始的计算,以及在迎面先导发展过程的计算中假设迎面先导发展速度与下行先导发展速度成一固定比例是不合适的。 展开更多
关键词 迎面先导 物理过程 仿真模型 避雷针 板-棒 间隙放电 自然雷击过程
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正极性上行先导特性的模拟试验方法 被引量：7
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作者 陈维江 陈家宏 +5 位作者 谢施君 贺恒鑫 何俊佳 谷山强 向念文 钱冠军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期22-31,22-31,共10页
开展负极性雷电地闪过程中地面物体正极性上行先导特性的模拟试验研究是完善雷电屏蔽分析模型的基础,选择正确的模拟试验方法十分必要。分析了采用棒–棒、棒–板及板–棒等典型放电间隙结构的模拟试验方法的电场特征,研究了各种方法获... 开展负极性雷电地闪过程中地面物体正极性上行先导特性的模拟试验研究是完善雷电屏蔽分析模型的基础,选择正确的模拟试验方法十分必要。分析了采用棒–棒、棒–板及板–棒等典型放电间隙结构的模拟试验方法的电场特征,研究了各种方法获得的正极性先导特性,并通过与自然雷电下的电场特征及上行先导特性进行对比,评价了各模拟试验方法的等价性。结果表明:采用棒–棒间隙和棒–板间隙无法模拟自然雷电下地面物体附近的电场空间分布特性;采用板–棒间隙可以模拟自然雷电下地面物体附近的电场空间分布特性,但传统的冲击电压发生器无法产生与自然雷电下行先导趋近地面过程中电场时变规律相同的冲击电压。因此,提出了研发一种基于电力电子技术、能够模拟自然雷电下电场时变规律的高压任意波形发生器,并结合板–棒间隙结构,形成正确有效的正极性上行先导特性模拟试验方法。 展开更多
关键词 上行先导 模拟试验方法 电场特性 长间隙放电 板-棒间隙
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雷电下直流运行电压对输电线路上行先导起始与发展特性的影响 被引量：4
7
作者 李志钊 曾嵘 +2 位作者 庄池杰 廖永利 高超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1344-1351,共8页
在分析上行先导发展过程时,许多仿真模型虽在一定程度上考虑了直流运行电压的影响,但其依据主要由棒-板间隙下的试验结果、热力学及电磁学间接外推所得,其适用性并未得到验证。为此,在昆明国家特高压试验基地,就直流运行电压对输电线路... 在分析上行先导发展过程时,许多仿真模型虽在一定程度上考虑了直流运行电压的影响,但其依据主要由棒-板间隙下的试验结果、热力学及电磁学间接外推所得,其适用性并未得到验证。为此,在昆明国家特高压试验基地,就直流运行电压对输电线路上行先导起始与发展特性的影响展开了试验研究。经过仿真分析,设计并采用7m的板棒-导线间隙,并对该间隙施加最高达4MV的200/2 000μs负极性冲击电压,对导线施加最高达800kV的正极性直流运行电压,以此模拟了雷电下的上行先导起始与发展情况。采用最高拍摄速度为1 000 000帧/s的高速摄像机对放电过程的形态进行了观测,同时利用频率响应范围为0～6.5MHz的同轴分流器进行了电流测量。通过数百次试验发现,当线路上施加500kV正极性直流运行电压时,上行先导起始时间提前了21μs,平均发展速度增加了0.3cm/μs,这一结果说明,负极性雷电下较高的正极性直流运行电压有助于导线上行先导的发展。最后,进行了输电线路模拟试验,试验结果说明,负极性雷电下正极性直流运行电压能使导线上行先导的起始时间提前,甚至早于地线;同时正极性直流运行电压也会使导线上行先导的发展速度增加,从而使它对下行先导的截击概率增大,增加了线路绕击的可能性。 展开更多
关键词 屏蔽失效 上行先导 直流运行电压 观测平台 输电线路电场强度 长间隙放电
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