国家重点基础研究发展计划(2011CB209403)
- 作品数：22 被引量：449H指数：12
- 相关作者：曾嵘余占清庄池杰李志钊耿屹楠更多>>
- 相关机构：清华大学国家电网公司南方电网科学研究院有限责任公司更多>>
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- 相关领域：电气工程文化科学化学工程电子电信更多>>
- 雷电冲击下棒-板间隙空间电场的测量被引量：10
- 2011年
- 长空气间隙放电特性是特高压输电技术的重要研究内容,电场测量作为其重要研究手段,是近年来的研究热点之一。为此,建立了以高场强光电集成电场传感器为核心的空间电场测量系统。利用平板电极对电场测量系统进行校准,获得系统的输入输出特性;通过时域波形对比,证明测量系统具有良好的动态响应特性。利用该系统对1m棒-板间隙在正极性雷电冲击电压作用下的空间电场进行定量测量,得到了空间电场的时域波形。采用模拟电荷法,对试验条件下的电场幅值进行计算,实测值与理论计算结果比较相符,其最大误差<5%,证明该空间电场测量系统完全可以用于空气间隙放电电场的定量测量,为长空气间隙放电提供了重要的研究手段。
- 王峰曾嵘耿屹楠王博牛犇
- 关键词：棒-板间隙雷电冲击电压电场测量模拟电荷法
- 特高压同塔双回线路分段融冰装置感应电压、电流的抑制措施被引量：5
- 2014年
- 为抑制感应电压、电流对输电线路分段融冰装置的影响,以Bergeron模型为基础搭建了1 000 kV同塔双回线路直流融冰仿真模型。分析了感应电压和感应电流对设备的应力、融冰装置电源以及三相桥换相的影响,并将4种抑制感应电流措施的效果进行了比较。研究结果表明,当采用上下相融冰接线方式时,融冰装置端口处的感应电压和感应电流约为上中相、中下相接线的2倍;并联电容、并联工频谐振滤波器对感应电流的抑制效果有限;串联电感能有效削减回路中的工频电流,当串联电感为1 H时,回路中的工频电流为不串电感时的20%,电网侧二次谐波电流为不串电感时的14%。因此,可采用上中相、中下相的接线方式,以及在出口处串联电感来抑制融冰装置的感应电压、电流。
- 余占清郭志冲陆佳政谭艳军何金良胡军
- 关键词：融冰装置同塔双回线路感应电压感应电流
- 雷云下空间电荷对直流输电线路上行先导起始特性的影响被引量：4
- 2014年
- 以往在分析直流输电线路上行先导的起始过程时,一般只考虑了雷云、下行先导以及直流运行电压对输电线路附近电场的影响,而未充分考虑输电线路周围早已存在的空间电荷对原来电场所带来的畸变。为此,对上行先导起始前的一系列放电过程进行了研究,包括雷云所导致的地表空间电荷层、直流运行电压所引起的离子流电荷层等,并比较了这些过程对上行先导起始特性的影响。分析发现,上行先导起始前线路周围空间电荷的分布主要决定于运行电压及雷云,2者在输电线路周围所产生的空间电荷密度可超过10 nC/m3;相对来说,因雷云所导致的空间电荷层的电荷密度只有约1 nC/m3,故雷云对上行先导起始的影响可以忽略不计;另外,因下行先导只有在发展至较低高度时,才能产生与运行电压、雷云相当的影响,故下行先导对空间电荷分布的作用甚微。基于上述分析,建立了考虑离子流影响后的上行先导起始模型,并对实际的上行先导起始过程进行了仿真。与传统模型比较发现,考虑离子流影响后,下行先导必须发展至更低的高度才能使导线周围电场强度满足上行先导起始条件,导致上行先导的起始时间延后,这说明了直流输电线路的离子流有碍上行先导的起始。
- 李志钊曾嵘庄池杰廖永利高超
- 基于不连续有限元的短间隙气体放电仿真算法及其应用被引量：30
- 2013年
- 我国超、特高压输电工程建设亟需空气间隙放电理论的支撑。作为长间隙放电研究的基础,短间隙放电是间隙放电研究的重要内容与切入点。仅靠现有实验手段与实验结果无法构建这些放电过程的完整物理图像,使得数学建模与仿真,成为研究短间隙放电的重要方法。为此,概述了描述短间隙气体放电过程的流体模型,提出了基于不连续有限元的仿真算法:引入罚因子不连续有限元离散Poisson方程;提出了加权不连续有限元用于求解粒子输运方程,提出了圆柱坐标系下的多层重构算法用于抑制高阶格式可能引起的数值振荡。实现了基于上述算法的短间隙气体放电仿真程序,利用该程序研究了碰撞电离系数、附着系数、粒子迁移率等放电参量对流注发展的影响,电子碰撞电离系数与电子迁移率影响最大,电子附着系数与电子扩散系数有一定影响,离子迁移率基本没有影响。通过考虑Townsend放电中的光发射机制,成功预测了一定长度范围内平板间隙中Townsend放电击穿电压曲线,验证了将数值仿真应用于气体放电研究的可行性。
- 庄池杰耿屹楠曾嵘
- 关键词：气体放电流注流体模型
- Research and Development on Short Gap Streamer Discharge Simulation Methods被引量：17
- 2012年
- 流注放电是间隙放电研究的重要内容与切入点,仅靠实验手段仍然无法获得流注放电的微观机制及放电通道内的全部物理参数,因此,数值仿真成为推动流注放电理论发展的一种重要方法。文章阐述了短间隙流注放电仿真的流体模型及其假设,分析了数值仿真算法中的3个难点问题,即粒子输运方程的准确求解、不规则区域中泊松方程的快速求解以及光电离项的快速求解。在回顾流注放电数值仿真领域解决上述3个难点问题的历史过程与取得进展的基础上,提出了解决上述问题的可能途径与努力方向。
- ZHUANG Chijie ZENG Rong
- 关键词：流光放电仿真方法放电过程数值模拟
- 空气间隙放电物理参数测量研究进展被引量：37
- 2011年
- 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。
- 曾嵘耿屹楠牛犇余占清李志钊王峰
- 关键词：空气间隙放电瞬态流注
- 国际防雷研究进展及前沿述评被引量：82
- 2015年
- 结合第32届国际雷电防护会议(ICLP2014)与近年雷电物理领域的研究动态,对雷电物理与现象、雷电定位与观测技术、雷电活动与特性、雷电电磁效应与暂态过程、多领域(电力系统、运输系统、新能源、电子通讯设备等)雷电防护等方面的研究前沿进展进行了总结与分析。主要结论为:1)雷电观测技术依然发展迅速,其广泛应用获取了大量雷电活动规律与特性参数,并初步揭示了雷电发展中的高能物理过程;上行雷现象得到越来越多关注,超特高压输电线路雷击风险与上行先导密切相关。2)对雷电过程中若干基本物理现象的解释仍未形成共识,风力发电等新领域的雷电防护问题仍处于起步阶段。3)观测技术的探测灵敏度、准确性、时空分辨率需进一步提高,以获取更为精细的雷电过程参数;雷电起始、先导梯级发展、上行先导的机理与模型仍有待深入研究;新能源、智能电网等新领域的雷电防护问题可能成为新的热点。
- 曾嵘周旋王泽众庄池杰余占清何金良
- 关键词：雷电物理雷电防护
- 特高压同塔双回线路融冰装置感应电压分析被引量：13
- 2013年
- 使用融冰装置的同塔双回特高压输电线路对其中一回进行停运融冰时,由于线路之间的静电耦合和电磁感应效应,另一回运行线路会在融冰装置处产生感应电压、电流,影响设备的安全。基于Bergeron模型搭建1 000 kV同塔双回线路直流融冰仿真模型,分析了融冰装置端口的感应电压,并分别计算了线路电气量、几何参数以及接线方式对感应电压的影响。计算结果表明:融冰装置感应电压随运行线路电流提高而明显增大,受线路电压变化影响较小;感应电压与线路长度呈正相关关系,回线间水平距离对感应电压影响显著;不同的接地方式感应电压不同;线路换位对融冰装置端口处感应电压的影响可以忽略。
- 郭志冲陆佳政余占清谭艳军何金良胡军李波张红先
- 关键词：融冰装置感应电压
- 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
- 2012年
- 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。
- 耿屹楠庄池杰曾嵘李志钊余占清
- 关键词：高速摄像机操作冲击电压
- 冲击电场作用下屏蔽体屏蔽效能实验研究被引量：9
- 2014年
- 电磁屏蔽体对电力系统二次设备的冲击电场防护作用明显,其屏蔽效能的实验研究对保护小室、机箱等屏蔽体设计有指导意义。为此,搭建了一套基于光电电场传感器的冲击电场作用下屏蔽体屏蔽效能实验研究系统;比较了不同材料屏蔽体的屏蔽效能,研究了网格尺寸对金属网格屏蔽体屏蔽效能的影响;对比了不同频率下金属网格屏蔽体的屏蔽效能差异,研究了接地电阻对金属网屏蔽体屏蔽效能的影响。研究表明:金属材料屏蔽体的屏蔽效能较好;金属网格尺寸<10 cm的屏蔽体可获得>20 dB的屏蔽性能;操作波和雷电波作用下的屏蔽效能基本相同,前者略大于后者;减小接地电阻可有效提高金属屏蔽体的屏蔽效能。
- 李婵虓余占清曾嵘罗兵陈喜鹏何金良
- 关键词：保护小室屏蔽效能接地电阻
