半波长输电线路潜供电弧低压物理模拟与运动机理研究

随着我国经济的不断发展,用电需求量迅速增加,国家电网提出了建设特高压输电线路的战略构想,并已经获得商业化运营。特高压半波长交流输电方式较常规输电线路更为经济、高效,能将电能输送到相距很远的负荷中心。目前,特高压半波长输电技术仍处于起步阶段,面临很多亟待解决的技术难题,其中潜供电弧问题尤为突出。至今,国内外鲜有针对特高压半波长输电线路潜供电弧物理特性展开的实验研究。本文进行了大量的潜供电弧模拟实验,并基于实验数据对潜供电弧进行建模仿真,对电弧的受力特性进行了详细分析,为发展半波长输电提供一般理论和新技术,具有重要的理论意义和应用价值。 本文基于建立的电压等级为10kV的潜供电弧模拟实验平台,针对半波长输电线路的潜供电弧特性进行物理模拟,得到潜供电弧的电流与电压波形、熄灭时间以及运动趋势。通过分析电弧波形与电弧运动图像,对半波长输电线路潜供电弧的物理特性进行了较为详细的分析,并与常规线路的相关实验结果进行了比较。通过实验获得了潜供电弧的熄灭时间与潜供电流、恢复电压梯度的关系,给出了短路电弧与潜供电弧的伏安特性曲线,并计算了潜供电弧的动态电阻。针对风力对潜供电弧运动特性以及熄灭时间的影响,开展了相关实验研究,揭示了风速与风向对电弧运动以及熄灭时间的影响规律。 采用链式电弧模型,对潜供电弧的受力与运动特性进行了数学建模与数值仿真。在现有研究成果的基础上,本文系统考虑了开放式环境中潜供电弧的受力特性,包括电磁力、风载荷、热浮力、空气阻力等,建立了潜供电弧的综合受力模型。进一步对电弧的受力与运动特性进行仿真,研究了潜供电弧电流值、风速、风向等对潜供电弧运动特性的影响机理。仿真结果与模拟实验结果比较一致,验证了模型的有效性。