冰灾引起电气参数变化对输电线路防雷性能的影响研究

摘要

覆冰是输电线路的一种自然灾害，严重覆冰会引起输电线路电气性能和机械性能下降，可引发导线杆塔过载及倒塔事故。近年来，我国南方地区多次大范围遭遇有气象几率以来最为严重的持续低温雨雪冰冻灾害天气，雨雪冰冻灾害使暴露于自然界的高压输电线路受损严重，先后发生了电力线路冰闪跳闸、倒塔断线等事故，而国内外运行经验表明，雷击又是造成输电线路跳闸的主要原因。因此，本文对冰灾后输电线路的隐性缺陷对防雷性能的影响进行系统全面的研究分析具有重要的科学意义和工程应用价值。
　　本文通过对贵州地区冰灾受损情况统计分析结果显示，冰灾影响输电线路电气性能及机械性能主要有以下几个方面：杆塔受损、断线、绝缘子串掉串及金具损坏。其中冰灾引起参数变化对线路防雷能力的影响主要是以下两个方面：低零值绝缘子的增加；导线弧垂的增大。
　　本文建立了杆塔多波阻抗模型，绝缘子串的相交闪络模型，考虑具有冲击电流时接地电阻非线性特性，基于ATP-EMTP仿真软件建立了高压交流输电线路反击仿真模型；考虑了击距系数k、雷击入射角?及地面倾角?因素对经典EGM进行了改进，并推导绕击跳闸率的计算公式，通过MATLAB编程计算输电线路绕击率。结合工程实际，对影响线路防雷性能因素进行了系统计算分析，结果显示：弧垂变化对反击耐雷水平影响较小；导线弧垂增大，绕击跳闸率降低，且较高度变化下对输电线路的绕击耐雷性能影响更大，倾角越大，弧垂变化对绕击跳闸率影响越大；零值绝缘子片数增加，绕击跳闸率上升，地面倾角对存有零值绝缘子输电线路的绕击跳闸率的影响趋势为一致的，地面倾角比较小(小于5°)时，对绕击跳闸率影响很小；地面倾角处于5°~20°时，山坡地形对绕击跳闸率将有一定的影响，随着地面倾角的增加，绕击跳闸率逐渐增大；当地面倾角超过某一值(大于20°)时，线路的绕击跳闸率快速增加，保护角刚开始增大时，线路的绕击跳闸率增加很缓慢，当保护角增加到一定值后，绕击跳闸率增加得更快，且随着保护角不断增大，零值绝缘子片数对其绕击跳闸率影响越大。
　　基于考虑铁塔、均压环、避雷线等因素影响建立了交流500kV输电线路绝缘子串三维电场有限元仿真计算模型。低零值绝缘子对邻近绝缘子(5片左右)的承受电压有很大影响，需承受更高的电压，绝缘子串电压分布更不均匀，其中导线侧零值绝缘子对绝缘子串电压分布影响最大，对相隔较远的绝缘子的承受电压几乎没有影响；中间处有零值绝缘子时对电压分布影响较两边有零值时对电压分布影响要小。

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1 绪 论

1.1 本论文研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 论文的主要内容

1.4 本章小结

2 贵州电网冰灾后输电线路故障运行统计分析

2.1 冰灾气象情况及线路覆冰统计分析

2.2 110kV及以上电网受损统计分析

2.3 冰灾隐患对线路防雷能力的影响分析

2.4 本章小结

3 冰灾后反击耐雷性能研究

3.1 雷电放电计算模型及雷电参数

3.2 反击仿真模型建立

3.3 弧垂变化量对线路反击耐雷性能影响研究

3.4 零值绝缘子对线路反击耐雷性能影响研究

3.5 本章小结

4 冰灾后绕击耐雷性能研究

4.1 绕击分析模型

4.2 绕击跳闸率的计算

4.3 弧垂变化量对绕击耐雷性能的影响分析

4.4 零值绝缘子对绕击耐雷性能的影响分析

4.5低零值绝缘子对绝缘子串分布电压的影响研究

4.6 本章小结

5 结论及建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献

附 录