基于MHD的改進型保護間隙快速熄弧仿真

胡新宇，楊廷方，汪新秀，宋華偉，石發科

（1. 長沙理工大學 電氣與信息工程學院，湖南 長沙 410114；2. 國網湖南省電力有限公司電力科學研究院，湖南 長沙 410007；3. 國網湖南省電力有限公司檢修公司，湖南 長沙 410004）

0 引言

輸電線路分布廣泛，易遭受雷擊，會產生雷電過電壓，并會引起絕緣子串閃絡燒毀、架空絕緣導線斷線等事故［1-2］。而保護間隙可以先于絕緣子串放電，引導雷電流入地，從而保護絕緣子和線路不被燒毀［3-5］。因此保護間隙常被廣泛應用于線路防雷。但保護間隙也存在一定的缺陷。保護間隙通常為空氣間隙，若間隙的電弧電流過大，電弧將難以自行熄滅，這樣會使線路的跳閘率上升［6-8］。但是當間隙電弧被拉長，并變得更細時，則電弧能夠被較快熄滅。

目前國內外對于保護間隙的熄弧問題具有一定程度的研究。文獻［9］通過對空氣電弧的二維數值仿真，發現了電極磁力能夠使電極間的空氣電弧發生快速位移，其位移速度可達30 m／s。文獻［10］建立了鏈式電弧模型，研究表明電磁力在電弧的運動過程中起主導作用，電磁力越大，電弧運動速度越快。但文獻［11］指出，當絕緣子附近發生閃絡時，由于磁場力較小，并不能保證電弧始終向外擴散。再者鏈式電弧模型雖然能對電弧的運動情況進行很好的模擬仿真，但無法反映出電弧溫度、半徑等狀態的變化。而文獻［12-13］均采用了磁流體力學（MHD）模型分別對間隙電弧及負荷開關的旋轉電弧進行動態仿真，其電弧的動態特性仿真與實驗結果都具有較好的擬合特性。……