长空气间隙放电研究的挑战与进展 被引量：41

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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空气间隙放电物理参数测量研究进展 被引量：37

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作者 曾嵘 耿屹楠 +3 位作者 牛犇 余占清 李志钊 王峰 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期528-536,共9页

随着我国特高压输电建设的深入,空气间隙放电的机理研究日益迫切,针对空气间隙放电的电场、电流、流注放电形态等关键物理参数的测量研究最新进展进行了介绍。重点介绍了国内外光电电场测量系统的研究进展,通过测试证实自主研制的瞬态... 随着我国特高压输电建设的深入,空气间隙放电的机理研究日益迫切,针对空气间隙放电的电场、电流、流注放电形态等关键物理参数的测量研究最新进展进行了介绍。重点介绍了国内外光电电场测量系统的研究进展,通过测试证实自主研制的瞬态电场测量系统理论测量范围可达24kV/cm,雷电冲击与ns冲击下的时域动态响应试验证实电压与电场的相关系数为0.9946。采用同轴电阻与光电调制传输系统构成的放电电流测量系统,实现了放电起始几十ns级瞬态电流的准确测量,并建立了高速摄像系统研究放电形态。搭建了试验平台,并就流注放电起始阶段空间电场的跃升、瞬态放电电流、流注形态等进行了初步研究,结果表明,研制的测量系统能够满足放电关键物理参数的测量要求,为今后深入开展放电机理研究奠定了坚实的基础。 展开更多

关键词 空气间隙放电 测量 光电集成电场传感器 瞬态 电流测量系统 流注

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长空气间隙放电过程的试验观测技术 被引量：22

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作者 陈维江 谷山强 +6 位作者 谢施君 孙豹 贺恒鑫 陈家宏 何俊佳 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13-21,13-21,共9页

长空气间隙放电物理过程的试验观测研究是揭示长间隙放电机制和建立放电分析模型的基础。在高速光学观测技术、放电电流测量技术、空间瞬态电场测量技术和同步观测技术4方面开展了研究。通过分析高速摄影仪的成像原理,设计了针对不同放... 长空气间隙放电物理过程的试验观测研究是揭示长间隙放电机制和建立放电分析模型的基础。在高速光学观测技术、放电电流测量技术、空间瞬态电场测量技术和同步观测技术4方面开展了研究。通过分析高速摄影仪的成像原理,设计了针对不同放电阶段先导通道光学特性的观测方法;通过合理设计电极结构,研制全数字式光电隔离采集系统,实现了对高电位放电通道电流的全数字式测量;基于Pockels效应,研制出测量幅值上限达800 kV/m的集成光波导瞬态电场仪;基于高速摄影仪曝光时钟信号,提出了各测量设备的数据同步方案。该研究为准确地获取长空气间隙放电关键物理参数,揭示长空气间隙放电发展的物理过程提供了有力支撑。 展开更多

关键词 长空气间隙放电 放电物理过程 高速光学观测 放电通道电流 空间瞬态电场 同步观测技术

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激光干涉法在空气间隙放电参数测量中的应用 被引量：4

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作者 周旋 曾嵘 +1 位作者 庄池杰 陈赦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期2073-2078,共6页

空气间隙放电现象物理过程复杂,利用先进手段对其关键参数进行测量具有重要意义。搭建了一套基于激光干涉原理的Mach-Zehnder干涉仪放电参数测量系统,利用干涉条纹图像可推算测试区域的折射率分布,进而可得到温度、粒子密度等热物理参... 空气间隙放电现象物理过程复杂,利用先进手段对其关键参数进行测量具有重要意义。搭建了一套基于激光干涉原理的Mach-Zehnder干涉仪放电参数测量系统,利用干涉条纹图像可推算测试区域的折射率分布,进而可得到温度、粒子密度等热物理参数。以空气电弧为主要研究对象,对尖–板电极交流电弧（约0.1 A）和电焊机直流电弧（30 A）进行诊断实验,建立局部热力学平衡模型,得到其温度和电子密度等参数的径向分布,前者的弧心温度约为3 000~6 000 K,后者的弧心温度约为12 000 K。另外,还初步得到了空气间隙放电通道的干涉条纹图像。实验结果验证了激光干涉法在空气放电参数测量研究中的可行性,为该方法在长空气间隙放电研究中的应用奠定了基础。 展开更多

关键词 激光干涉法 MACH-ZEHNDER干涉仪 空气电弧 局部热力学平衡模型 电弧温度 长空气间隙放电

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升降法空气间隙放电试验数据的稳健性处理 被引量：1

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作者 白困利 舒立春 +2 位作者 蒋兴良 梁瑜 杨庆 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期9-10,17,共3页

通过引入稳健性理论,对升降法空气间隙放电试验数据进行了稳健性处理。与传统处理方法比较,稳健性处理得到的U50估计值优于传统方法,大量试验数据分析也验证了此结论。

关键词 空气间隙放电试验 升降法 U50 稳健性

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长空气间隙放电通道的绝缘恢复特性 被引量：12

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作者 刘晓鹏 赵贤根 +2 位作者 刘磊 汪显康 何俊佳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期380-387,共8页

输电线路因过电压引起间隙放电而跳闸后,放电通道的绝缘恢复对重合闸时间的整定具有重要的指导作用。该文在长空气间隙施加不同冲击电压,基于高速纹影技术,观测间隙耐受和间隙击穿时放电通道的绝缘恢复过程。试验结果表明:间隙耐受时,... 输电线路因过电压引起间隙放电而跳闸后,放电通道的绝缘恢复对重合闸时间的整定具有重要的指导作用。该文在长空气间隙施加不同冲击电压,基于高速纹影技术,观测间隙耐受和间隙击穿时放电通道的绝缘恢复过程。试验结果表明:间隙耐受时,靠近电极的放电通道消散较快,并且形态类似“蘑菇云”,而远离电极的放电通道仅做径向扩张;间隙击穿时,通道演化形态类似“毛毛虫”,而且在放电通道弯曲处和分叉处,中心发光区域存在“瓶颈”现象。统计表明,间隙耐受时放电通道的绝缘恢复时间为5~25ms,且随着注入能量的增大,绝缘恢复时间呈对数增大;间隙击穿且自然风速约为2m/s时,正极性雷电冲击电压、正极性操作电压、负极性操作电压作用下放电通道的绝缘恢复时间分别为46.1~243.9ms、6.97~107.74ms和8.09~153.62ms。 展开更多

关键词 长空气间隙放电通道 绝缘恢复 形态演化 纹影技术

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正极性雷电冲击电压下5m棒-板空气间隙放电特性试验研究 被引量：9

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作者 马义刚 刘磊 +4 位作者 王卫 刘世增 郭纯海 文文 赵贤根 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2019年第6期30-36,共7页

开展了正极性雷电冲击电压下5 m棒-板间隙的放电试验,同步测量获得了放电电压、放电电流和图像。根据放电不同阶段的电流特性,辨识了初始电流放电、二次流注放电和先导放电过程,并研究了电压幅值和电极形状对上述放电阶段的影响。试验... 开展了正极性雷电冲击电压下5 m棒-板间隙的放电试验,同步测量获得了放电电压、放电电流和图像。根据放电不同阶段的电流特性,辨识了初始电流放电、二次流注放电和先导放电过程,并研究了电压幅值和电极形状对上述放电阶段的影响。试验结果表明,初始流注放电产生的空间电荷与电压幅值和电极曲率半径均正相关,其抑制作用使得流注起始时延的平均值近似为常数;二次流注的平均速度为700~1 060 cm/μs,其随着电压幅值的增加逐渐增大,而随着曲率半径的增大而减小;先导发展的平均速度为29~111 cm/μs,随电压幅值的增加线性增大,而随电极曲率半径增大有所降低。 展开更多

关键词 雷电冲击电压 长空气间隙放电 初始流注放电 二次流注放电 先导放电

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长空气间隙放电通道绝缘恢复过程的激波特性 被引量：8

8

作者 刘磊 赵贤根 +4 位作者 唐力 罗兵 黎小林 王俊刚 钟伟华 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2020年第10期65-70,共6页

基于高速纹影技术,建立了长间隙放电过程和通道绝缘恢复过程的试验观测平台,提出了同步策略,开展了长空气间隙放电过程和通道绝缘恢复过程的电压、电流和纹影图片同步观测。发现长空气间隙击穿后放电通道与电极接触点处的球面激波和沿... 基于高速纹影技术,建立了长间隙放电过程和通道绝缘恢复过程的试验观测平台,提出了同步策略,开展了长空气间隙放电过程和通道绝缘恢复过程的电压、电流和纹影图片同步观测。发现长空气间隙击穿后放电通道与电极接触点处的球面激波和沿着放电通道的柱面激波,统计获得了柱面激波传播速度与激波半径的关系曲线,以及施加不同电压类型对激波速度的影响规律。 展开更多

关键词 长空气间隙放电 绝缘恢复 纹影图片 激波特性

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750kV紧凑型单回线路空气间隙的放电特性 被引量：3

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作者 刘振 郭洁 +2 位作者 赵丹丹 余芳 袁亦超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1370-1376,共7页

紧凑型输电技术是我国近十几年迅速发展和应用的一项新技术,紧凑型输电线路与常规线路相比,具有提高自然输送功率、压缩线路走廊宽度、降低工程建设造价的特点,具有很大的经济效益和社会效益。为了配合我国西北地区750kV紧凑型输电工程... 紧凑型输电技术是我国近十几年迅速发展和应用的一项新技术,紧凑型输电线路与常规线路相比,具有提高自然输送功率、压缩线路走廊宽度、降低工程建设造价的特点,具有很大的经济效益和社会效益。为了配合我国西北地区750kV紧凑型输电工程的设计,通过仿真试验研究了750kV单回紧凑型线路直线塔窗内空气间隙在操作冲击和雷电冲击下的放电特性,并计算给出了不同海拔下空气间隙操作冲击下的放电概率。结果表明,操作波相地冲击放电电压为1611kV,符合绝缘要求。相地放电有很大的随机性,塔形设计合理。 展开更多

关键词 紧凑型输电 绝缘闪络概率 空气间隙放电 操作冲击 雷电冲击 750 kV

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初始种子电子团对短空气间隙流注放电行为的影响 被引量：3

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作者 王成江 涂鸣麟 +2 位作者 方洋洋 沈书林 李亚莎 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2019年第1期57-62,共6页

流注放电过程中初始种子电子团的形成数量及位置具有随机性,为揭示初始种子电子团对流注放电行为的影响,建立流体动力学-化学反应混合模型,数值仿真大气压下棒-板间隙为5 mm的流注放电过程。模型包括电子、正负离子连续性方程、电子平... 流注放电过程中初始种子电子团的形成数量及位置具有随机性,为揭示初始种子电子团对流注放电行为的影响,建立流体动力学-化学反应混合模型,数值仿真大气压下棒-板间隙为5 mm的流注放电过程。模型包括电子、正负离子连续性方程、电子平均能量方程和电场的泊松方程以及23种粒子间化学反应。分别在模型中对密度峰值和分布位置预设置3个不同数值,研究初始种子电子团密度峰值和分布位置对空气间隙流注放电行为的影响。结果表明:初始种子电子团密度峰值的增加只会加速流注的形成,不会影响流注的时空变化规律;而分布位置的改变会影响流注的时空发展特性,初始位置与棒电极的距离越远,形成的流注到达板电极的时间愈短。 展开更多

关键词 初始种子电子团 流体动力学-化学反应模型 流注放电 空气间隙放电

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两种湿度下特高压尺度真型工程间隙操作冲击放电试验观测 被引量：6

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作者 刘昌 周旋 +2 位作者 庄池杰 刘磊 曾嵘 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期2239-2246,共8页

合理确定输电线路的空气间隙距离是特高压输电工程外绝缘设计的主要问题之一。搭建一套长间隙放电过程同步观测系统,并分别在位于北京与武汉的特高压试验基地开展真型工程间隙(6.7m的导线-杆塔间隙、10m的导线-导线相间间隙)操作冲击放... 合理确定输电线路的空气间隙距离是特高压输电工程外绝缘设计的主要问题之一。搭建一套长间隙放电过程同步观测系统,并分别在位于北京与武汉的特高压试验基地开展真型工程间隙(6.7m的导线-杆塔间隙、10m的导线-导线相间间隙)操作冲击放电试验。试验结果表明:在北京地区秋冬季节绝对湿度较低,先导放电趋于连续、稳定发展,先导发展的一维平均速度较小,不同工况下平均值在1.6～2.1cm/μs之间,且速度波动很小。当绝对湿度较大时,先导放电趋于不连续、重燃发展,速度较大,不同工况下平均值范围为4.5～6.5cm/μs,且波动程度很大。 展开更多

关键词 特高压 空气间隙放电 先导 重燃

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高海拔正极性操作波下放电起始时延特性 被引量：9

12

作者 王平 肖智勇 +3 位作者 汪鑫宇 陈雅茜 丁玉剑 耿江海 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期857-864,共8页

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... 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。 展开更多

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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改进先导传播模型法500kV架空线路雷电绕击分析 被引量：28

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作者 魏本刚 傅正财 +1 位作者 袁海燕 任晓明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第25期25-29,共5页

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... 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。 展开更多

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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750kV单回紧凑型线路带电作业方式试验研究 被引量：9

14

作者 刘振 郭洁 +2 位作者 项阳 高峰 袁亦超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2876-2880,共5页

紧凑型输电技术是我国近十几年迅速发展和应用的一项新技术,紧凑型输电线路与常规线路相比,具有提高自然输送功率、压缩线路走廊宽度、降低工程建设造价的特点,具有很大的经济效益和社会效益。为确保750kV紧凑型输电线路带电作业的安全... 紧凑型输电技术是我国近十几年迅速发展和应用的一项新技术,紧凑型输电线路与常规线路相比,具有提高自然输送功率、压缩线路走廊宽度、降低工程建设造价的特点,具有很大的经济效益和社会效益。为确保750kV紧凑型输电线路带电作业的安全进行,进行了安全防护研究,根据线路实际情况对进入紧凑型输电线路带电作业方式和通道进行了仿真试验研究。研究结果表明,上相水平通道和下相水平通道为安全优化的带电作业通道,带电作业人员在工作位置时,50%放电电压没有明显的降低,工作位置安全。 展开更多

关键词 紧凑型输电 危险率 带电作业 空气间隙放电 操作冲击 750 KV

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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 被引量：6

15

作者 耿屹楠 庄池杰 +2 位作者 曾嵘 李志钊 余占清 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2465-2472,共8页

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... 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。 展开更多

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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