云广±800kV特高压直流输电线路耐雷性能研究

摘要

高压、超高压输电线路长期的运行统计结果表明，雷击事故在线路故障中占很大比例，随着我国特高压输电线路的规划与建设，特高压输电线路的防雷研究将是线路设计与运行中的一个重要课题。因此，开展特高压输电线路的防雷保护研究具有重要的科研意义和工程实用价值。本文以南方电网公司的云广±800kV特高压输电工程为依托对线路的防雷进行系统深入地研究。 根据绝缘子串的放电理论及杆塔雷电冲击响应试验成果，建立了基于特高压直流输电线路绝缘子串雷击先导发展闪络模型和杆塔多波阻抗模型，结合有冲击电流流过时接地电阻的非线性特性，建立了分析线路反击耐雷性能的ATP-EMTP仿真模型。 基于长空气间隙的放电理论，本文建立了雷电屏蔽电场计算模型，并将雷电下行先导发展的随机过程应用于输电线路的雷电屏蔽性能研究，理论分析了雷电先导发展路径的概率分布，同时屏蔽模型考虑了导线工作电压、地面坡度对上行迎面先导的产生、发展及最后跃变的影响。同电气几何模型对文献中的实际线路的雷电屏蔽性能进行了对比计算，结果表明，本文的屏蔽模型计算结果较电气几何模型计算结果大，但更接近线路实际运行结果，本文的雷电模型反映了雷云放电的物理过程。 利用所建立的反击仿真模型和雷电屏蔽模型分别对云广±800kV特高压输电线路的反击耐雷性能及雷电屏蔽性能进行了研究，结果表明，特高压输电线路的反击耐雷性能较高，线路发生反击闪络事故的概率较低；反击耐雷性能随接地电阻的减小，杆塔高度的降低，线路绝缘水平的增强而增强；杆塔高度对输电线路反击耐雷性能的影响尤为明显，当杆塔高呼称度达到80m时，线路发生反击闪络的概率较大；随着保护角的增大，杆塔高度的增高，地面坡度的增陡，线路的雷电屏蔽性能降低，海拔高度对线路的雷电屏蔽性能影响不明显；建议云广±800kV特高压直流输电线路防雷采用负保护角，对于杆塔高度不超过60m，地面坡度小于30℃时保护角可为-5°，杆塔高度超过60m，地面坡度大于30°时，保护角应进一步降低到-100°

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3输电线路反击性能研究现状

1.4本文的研究内容

2雷云放电基本理论及本文选用的雷电参数

2.1雷云放电与长间隙放电

2.1.1雷云放电

2.1.2长间隙放电

2.1.3长间隙放电与雷云放电的相似性

2.2本文仿真所采用的雷电模型及雷电参数

2.2.1雷电模型

2.2.2雷电流极性及波形

2.2.3雷电日、地面落雷密度

2.2.4雷电流的幅值的概率分布

2.3 小结

3特高压直流输电线路反击耐雷性能研究

3.1引言

3.2仿真模型的建立

3.2.1输电线路模型

3.2.2绝缘子串的先导发展闪络模型

3.2.3杆塔模型

3.2.4接地电阻模型

3.3云广±800 kV特高压直流输电线路反击耐雷性能影响因素研究

3.3.1杆塔接地电阻对输电线路反击耐雷性能的影响

3.3.2杆塔高度对输电线路反击耐雷性能的影响

3.3.3绝缘水平对输电线路反击耐雷性能的影响

3.4小结

4特高压直流输电线路雷电屏蔽模型研究

4.1概述

4.2雷电先导发展的随机过程

4.3雷电下行先导电荷分布

4.4雷击选择性判据

4.5基于模拟电荷法空间电场计算

4.5.1模拟电荷类型

4.5.2电场计算的坐标变换

4.5.3导线电位对空间电场的影响

4.6 小结

5云广±800 kV特高压直流输电线路的雷电屏蔽性能

5.1雷电屏蔽性能的确定

5.2雷击仿真及屏蔽模型验证

5.3云广±800 kV特高压直流输电线路雷电屏蔽性能影响因素研究

5.3.1保护角对输电线路雷电屏蔽性能的影响

5.3.2地面坡度对输电线路雷电屏蔽性能的影响

5.3.3杆塔高度对输电线路雷电屏蔽性能的影响

5.3.4海拔高度对输电线路雷电屏蔽性能的影响

5.4小结

6结论

致谢

参考文献

附录