雷击架空地线过程中,架空地线在雷电电弧高温作用下产生热损伤,导致架空地线断股、断线。架空地线断线的跌落有可能造成线路的永久性接地,同时带来巨大安全隐患。因此,对雷击架空地线的热损伤过程进行研究,提出准确的雷击架空地线热损伤仿真计算方法,可为架空地线损伤机理研究提供有力工具,并为防雷措施的优化提供基础。基于以上研究背景,本文开展研究工作如下:1.计算雷电电弧热通量。为获取雷击架空地线传热模型的电弧热源,基于磁流体动力学,建立雷电电弧二维仿真计算模型,计算雷电电弧热通量。总结并计算电弧的各类热通量,将电弧总热通量计算值与目前常用的简化模型计算值进行比较,总结简化模型存在的缺陷。考虑到模拟雷电流幅值多变,计算不同雷电流幅值下的电弧热通量,对电弧热通量变化特性展开分析。2.建立雷击架空地线传热模型。将电弧仿真计算模型中的热通量,转化为雷击架空地线传热模型中的高斯电弧热源。基于传热模型,分别计算雷电电弧热源与雷电焦耳热作用下的架空地线温度场分布,讨论传热模型考虑焦耳热的必要性。3.提出雷击架空地线热损伤计算方法。基于雷击架空地线传热模型温度计算结果,对架空地线热损伤进行计算。在雷击架空地线热损伤计算中,提出相变潜热的比热容归算法,从而考虑相变潜热对热损伤计算结果的影响。提出动态热损伤计算法,从而考虑相变质量损失对热损伤计算结果的影响。4.雷击架空地线热损伤计算结果分析。对比不同相变因素条件下的雷击架空地线热损伤计算结果。确定各相变因素对热损伤计算结果的影响程度,讨论考虑相变因素的必要性。对热损伤计算方法中的离散时间步长进行讨论,确定合理的离散时间步长。将模拟雷击架空地线实验中的热损伤实验测量值与热损伤计算值进行对比,讨论雷击架空地线热损伤计算方法的准确性。