非標準雷電波下電暈特性及其對線路雷電暫態的影響

《非標準雷電波下電暈特性及其對線路雷電暫態的影響》是依託北京交通大學，由張小青擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非標準雷電波下電暈特性及其對線路雷電暫態的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張小青
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

本申請項目擬研究非標準雷電波下電暈特性及其對線路暫態影響等問題。首先在高壓實驗室內構建衝擊電暈放電試驗系統，測取衰減振盪波下電暈伏庫特性，調查衰減振盪波和傳統雙指數波這兩種波形下電暈伏庫特性之間的基本差別，確定衰減振盪波波形參數與其電暈伏庫特性主要指標之間的相關性。再依據氣體放電理論，建立衝擊電暈的微觀模型，該模型將電暈流注放電等值地處理為一代、一代電子崩的發展過程，對該發展過程從時間和空間上進行離散化，可綜合考慮碰撞電離、光電離、帶電粒子遷移和複合等微觀現象，通過模型計算，可產生電暈伏庫特性。然後，以這一模型為基礎，擬定線路雷電暫態求解的數值算法，該算法先按雷電波波頭對線路進行分段，採用半隱式龍格庫德法來求解電暈非線性支路的微分方程，再由電暈非線性支路的暫態解來求取其餘線性電路的暫態回響，從而獲得線路的雷電暫態全解。

結題摘要

本申請項目分別從試驗調查和理論計算兩方面入手，對非標準型衰減振盪波下電暈特性及其對線路暫態影響等問題開展研究。首先在高壓實驗室內構建能同時適合於雙指數波和衰減振盪波兩種波形下進行衝擊電暈伏庫特性測量的試驗系統，測取這兩種波形下電暈伏庫特性，調查它們之間的基本差別，探討衰減振盪波波形參數與其電暈伏庫特性主要指標之間的相關性，考察分裂導線對電暈伏庫特性的影響。再根據氣體放電理論，建立衝擊電暈的數學物理模型。在該模型中，通過對電暈放電發展過程進行時間和空間的離散化處理，可以同時計及碰撞電離與附著、空間光電離、帶電粒子漂移與複合等微觀物理過程，通過模型計算，能自動生成雙指數與衰減振盪波下電暈的伏庫特性。由計算得到的伏庫特性與實測結果進行了對比，兩者能較好地吻合。根據計算得到的空間電場分布隨時間變化關係，討論了衰減振盪波下電暈伏庫特性上的次迴環形成機制，提出了反極性電暈可能是次迴環形成原因的推斷。然後使用時域有限差分法求解傳輸線方程，建立了頻變參數多相線路模型。使用矢量擬合方法和遞歸卷積技術，導出了在時域考慮線路參數頻率相關性的有限差分疊代公式。將所建立頻變參數線路模型的計算結果與EMTP-RV仿真結果以及文獻報導的實測結果進行校驗，兩者之間能呈現出較好的一致性。在改造雙指數波下電暈伏庫特性模擬方式的基礎上，推出了能同時模擬雙指數和衰減振盪波下電暈伏庫特性的擴展方式，並將該擴展方式引入多相線路模型，分別計算了雙指數和衰減振盪波沿線路傳輸時的衰減變形波形。這兩種波形的計算結果能夠與實測結果較好地符合，從而驗證了所建多相線路模型與暫態算法的有效性。最後還通過對比計算分析了正、負極性衰減振盪波下電暈伏庫特性上次迴環對衰減變形計算結果的影響。