潜供电弧物理特性与抑制技术/李庆民等

目录

序一

序二

前言

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.1.1 单相重合闸的应用和意义 1

1.1.2 潜供电弧的形成机理 2

1.2 潜供电弧的研究现状与关键问题 4

1.2.1 潜供电弧的物理实验 4

1.2.2 潜供电弧的数学建模 8

1.2.3 潜供电弧的图像识别与重构 10

1.2.4 潜供电弧与电力系统的交互作用 11

1.2.5 潜供电弧的抑制技术 12

1.2.6 新型工况下的潜供电弧问题 18

1.2.7 特高压半波长输电线路潜供电弧问题 19

1.3 本书主要内容 19

第2章 潜供电弧物理模拟实验研究 23

2.1 实验设计 23

2.1.1 总体设计思路 23

2.1.2 实验回路拓扑 23

2.1.3 实验回路参数 23

2.1.4 实验设备规格 24

2.2 实验结果 26

2.2.1 潜供电弧燃弧时间 26

2.2.2 谐波特性 29

2.2.3 电弧伏安特性 31

2.2.4 电弧运动特性 31

2.2.5 潜供电弧间歇性不规则运动及其影响 36

2.2.6 潜供电弧熄灭特性 40

2.3 本章小结 42

第3章 潜供电弧多物理场耦合动力学与起始位置随机性建模 44

3.1 潜供电弧多物理场耦合动力学模型 44

3.1.1 弧柱模型 44

3.1.2 弧根模型 48

3.1.3 电流元选取与仿真流程 50

3.1.4 潜供电弧多物理场耦合动力学模型实验验证 51

3.2 潜供电弧起始位置随机性模型 55

3.2.1 短路电弧通道电导率计算 55

3.2.2 潜供电弧起始发展方向 59

3.2.3 仿真流程与仿真结果 60

3.2.4 潜供电弧起始位置随机性模型实验验证 62

3.3 本章小结 64

第4章 潜供电弧运动物理机制研究 65

4.1 弧根跳跃物理机制模拟 65

4.2 潜供电弧长度动态变化特性 68

4.3 多物理场耦合应力对潜供电弧运动特性的影响 70

4.3.1 潜供电流对运动特性的影响 70

4.3.2 热浮力对运动特性的影响 71

4.3.3 风力作用下的运动特性与燃弧时间 72

4.3.4 多物理场耦合应力对运动特性的影响机制 74

4.4不同导线方向下潜供电弧运动特性 76

4.5 不同起弧位置下潜供电弧运动特性 78

4.6 本章小结 80

第5章 潜供电弧等离子体数值模拟 81

5.1 潜供电弧放电等离子体数学模型 81

5.1.1 系数型偏微分方程和漂移扩散模型 81

5.1.2 潜供电弧放电过程简化模型 83

5.1.3 基于泊松方程的电场数学模型 84

5.2 潜供电弧放电过程数值仿真 84

5.2.1 模型定义和网格剖分 84

5.2.2 模型参数设置 85

5.3 仿真结果分析 87

5.3.1 空间电场分布特性 87

5.3.2 带电粒子分布特性 89

5.4 本章小结 94

第6章 潜供电弧图像识别与三维重构 95

6.1 潜供电弧的图像识别 95

6.1.1 图像采集原理 95

6.1.2 图像处理算法 96

6.1.3 实验结果分析 99

6.1.4 潜供电弧图像特征参数识别 103

6.2 潜供电弧三维重构 107

6.2.1 双目立体视觉重构原理 108

6.2.2 三维重构流程 109

6.3 本章小结 113

第7章 潜供电弧电磁暂态特性 114

7.1 潜供电流暂态特性 114

7.1.1 潜供电流暂态计算模型 114

7.1.2 潜供电流暂态过程 117

7.1.3 潜供电流暂态过程影响因素 118

7.1.4 自由分量的衰减与振荡特性 122

7.2 零休阶段恢复电压特性 126

7.2.1 恢复电压上升率计算模型 126

7.2.2 单相接地故障电路模型 127

7.2.3 恢复电压上升率影响因素 130

7.3 本章小结 137

第8章 潜供电弧抑制措施研究 138

8.1 面向潜供电弧抑制的并联电抗器参数综合优化 138

8.1.1 同塔多回线路的电磁耦合模型 139

8.1.2 基于潜供电弧抑制的并联电抗器参数优化 142

8.1.3 基于谐振过电压抑制的并联电抗器参数优化 146

8.2 基于均压电容的新型潜供电弧抑制措施 149

8.2.1 双断口断路器拓扑 149

8.2.2 考虑双断口断路器均压电容的线路模型 150

8.2.3 仿真计算 155

8.2.4 基于扩展均压电容的新型潜供电弧抑制措施 161

8.2.5 影响因素分析 163

8.2.6 均压电容运行技术指标 166

8.3 本章小结 166

第9章 复杂工况下的潜供电弧问题 168

9.1 安装混合无功补偿特高压输电线路潜供电弧特性与重合闸策略 168

9.1.1 混合无功补偿关键元件及结构组成 169

9.1.2 混合无功补偿对潜供电弧影响仿真分析 170

9.1.3 混合无功补偿对潜供电弧低频振荡影响机理 172

9.1.4 影响潜供电弧特性的因素 173

9.1.5 混合无功补偿中旁路断路器与主断路器单相重合闸配合策略 177

9.2 安装故障限流器的输电线路潜供电弧特性与重合闸策略 178

9.2.1 氧化锌避雷器式故障限流器简介 179

9.2.2 超高压输电系统分析模型 179

9.2.3 旁路断路器断开时间对潜供电流的影响 180

9.2.4 潜供电流低频分量的产生机理分析 182

9.2.5 含限流器的线路单相重合闸操作 184

9.3 本章小结 187

第10章 特高压半波长输电线路的潜供电弧特性 189

10.1 半波长输电线路潜供电流和恢复电压 189

10.2 半波长输电线路潜供电流和恢复电压仿真研究 191

10.2.1 传输功率对潜供电流和恢复电压的影响 191

10.2.2 调谐方式对潜供电流和恢复电压的影响 194

10.2.3 线路长度对潜供电流和恢复电压的影响 197

10.3 潜供电弧抑制措施与单相自动重合闸 198

10.3.1 快速接地开关的分布配置 198

10.3.2 半波长输电潜供电弧燃弧时间与单相重合闸 203

10.4 本章小结 204

参考文献 206