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500kV输电线路雷电过电压研究

作　者: 文丽
导　师: 朱康
学　校: 西华大学
专　业: 电气工程
关键词: 输电线路雷电过电压冲击电晕线路型避雷器
分类号: TM863
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在电力系统的输送电活动中,必须要保证输电线路的安全运行,进而保障系统的稳定,才能保证正常的生产生活供电。线路经过的地形地貌各异且不同地区气候条件不一,一年四季都暴露在种种大自然环境条件中,遭受到各种恶劣气候的侵袭更是经常发生。从以往运行经验来看,输电线路遭受雷击的概率比较大,危害也很大。因此,深入研究输电线路受到雷电冲击时的特性,分析输电线路的耐雷水平,准确认识绕击、反击雷电过电压的影响因素,有针对性的采取防护措施对于降低输电线路的跳闸率是十分重要的。本文利用通用的电磁暂态仿真程序ATP/EMTP,模拟500kV的输电线路遭受雷击后线路上雷电过电压,根据国内外研究的最新成果,搭建了输电线路的雷击分析模型。该模型主要包括了雷电流模型、杆塔模型、绝缘子串闪络模型等。雷击时,冲击电晕对雷电过电压波幅值的衰减和畸变有一定的影响,对于500kV的输电线路,这种影响已经比较大,因此,在分析过电压波形的变化时尽量建立精确的电晕模型；同时,由于雷击时刻线路上存在一个工频的电压,因此,考虑工频电压对雷电过电压的影响也是非常有必要的。本文通过仿真考虑和忽略线路上的冲击电晕两种情况下输电线路绕击和反击过电压的特点,分析了绕击和反击的过电压波形的衰减特性,指出绕击时的衰减略低于反击。其后,改变雷电流的参数,探讨了500kV输电线路反击和绕击过电压受到雷电流影响的大小。由于遭受雷击时,线路上存在着一个频率为50Hz的工频电压,通过仿真计算得出其对雷电过电压的影响。雷电过电压的影响因素还涉及到避雷线的根数、接地电阻等,根据计算找出其与绕击、反击过电压的关系,并根据结果指出某些因素在提高线路的防雷水平中必须考虑的,如应该采取措施降低接地电阻。同时,通过仿真对线路加装和不加避雷器两种情况下的过电压进行对比分析,线路避雷器对雷电流的分流作用很明显。在雷电频繁发生的地区,为能够有效的降低塔顶或者线路上的过电压,线路避雷器是一个很好的选择。综上所述,在发生事故后,可以根据发生的过电压类型,并基于线路的具体情况考虑防雷措施,如接地电阻对反击过压有着较大的影响,在反击事故后考虑进行接地电阻测试,并采取措施降低杆塔接地电阻。本文的研究结果为输电线路雷电过电压研究奠定了一定的理论基础。对现有输电线路雷电防护水平的提高和新建线路的防雷设计提供了参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 输电线路反击过电压特性研究现状  11-12
    1.2.2 输电线路绕击特性研究  12-13
    1.2.3 输电线路防雷措施  13-14
  1.3 本文研究内容  14-15
2 输电线路雷电过电压  15-21
  2.1 雷电的形成  15
  2.2 雷电放电计算模型  15-20
    2.2.1 反击雷电过电压  17-18
    2.2.2 绕击雷电过电压  18-20
  2.3 本章小结  20-21
3 输电线路雷击仿真模型的建立  21-37
  3.1 ATP/EMTP仿真软件  21
  3.2 雷电模型  21-23
  3.3 杆塔模型  23-27
    3.3.1 杆塔模型的选择  23-25
    3.3.2 杆塔接地电阻的选择  25-26
    3.3.3 杆塔仿真的实际参数选取  26-27
  3.4 绝缘子串闪络模型  27-30
  3.5 输电线路模型  30-33
    3.5.1 线路模型原理  30-32
    3.5.2 输电线路雷电反击仿真模型  32-33
  3.6 冲击电晕模型  33-36
  3.7 工频电压模型  36
  3.8 小结  36-37
4 线路雷电过电压仿真分析  37-50
  4.1 计及和忽略冲击电晕时雷电过电压分析  37-43
    4.1.1 考虑和忽略电晕两种情况下反击过电压分析  37-41
    4.1.2 考虑和忽略冲击电晕两种情况下绕击过电压分析  41-43
  4.2 雷电流参数变化下雷电过电压分析  43-47
    4.2.1 反击过电压  43-45
    4.2.2 绕击过电压  45-47
  4.3 工频电压变化时的雷电过电压分析  47-49
    4.3.1 工频电压峰值  47
    4.3.2 传统算法  47-48
    4.3.3 根据工频电压相角变化计算雷电过电压  48-49
  4.4 小结  49-50
5 根据仿真结果分析线路防雷的措施  50-60
  5.1 改变避雷线根数  50-52
  5.2 改变导线的排列  52-54
  5.3 改变接地电阻  54-57
  5.4 加装线路避雷器  57-59
  5.5 小结  59-60
6 总结  60-61
参考文献  61-64
致谢  64

500kV输电线路雷电过电压研究

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