考虑感应电荷作用的电气几何模型分析与计算

摘要

目前，评价线路绕击特性的方法主要有：规程法、仿真法、先导发展模型和经典电气几何模型。电气几何模型法是一种常用的绕击跳闸率的计算方法，它将雷电放电特性同线路的结构尺寸联系起来，用击距来描述物体的引雷能力。
　　 在经典电气几何模型中，击距大小由长间隙的临界放电电压确定，临界击穿场强下的间隙距离即为击距。但经典电气几何模型未考虑感应电荷对雷电先导的作用，未考虑感应电荷对先导运动轨迹的影响。计算表明，感应电荷大小与避雷线、导线的半径有关。在电压等级较高的输电线路中，分裂导线的等值半径大于避雷线，其感应电荷量也应大于避雷线上的感应电荷，因此，本文重点研究了避雷线、导线上感应电荷对电场分布的影响，运用感应电荷在空间电场的叠加作用，确定空间各点的场强。并引入了概率密度函数来描述避雷线、导线对雷电先导吸引能力的差异。本文采用绕击弧和屏蔽弧的比值计算绕击率，并与经典电气几何模型计算方法进行了对比。结果表明：本文提出的基于概率密度函数的电气几何模型揭示了输电线路遭受雷击的深层次机理，能很好地解释实际运行线路绕击率过大及存在的大电流绕击事故的原因，为输电线路雷击跳闸率和耐雷水平的计算及雷击事故的预防与分析提供理论依据。
　　 本文最后用概率密度函数修正的经典电气几何模型，计算某500kV线路典型杆塔的绕击跳闸率。并计算了不同地面倾角下绕击跳闸率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究的目的及意义

1.2输电线路绕击跳闸率的计算方法

1.2.1规程法

1.2.2先导发展模型

1.2.3电气几何模型法

1.2.4绕击概率模型

1.2.5仿真法

1.3主要存在的问题

1.4本文的主要工作

第2章 电气几何模型发展现状

2.1概述

2.2经典电气几何模型

2.2.1电气几何模型原理

2.2.2绕击率和绕击跳闸率的计算

2.3绕击暴露模型

2.3.1暴露距离微分算法

2.3.2暴露距离计算绕击率

2.3.3暴露比值方法

2.4线路暴露宽度计算

2.5击距表达式

2.6击距系数研究

2.6.1击距系数仿真计算

2.6.2实验归纳法

2.7本章小结

第3章 先导发展过程中的空间电场分析

3.1概述

3.2避雷线、导线感应电荷计算

3.2.1数值计算方法的确定

3.2.2模拟电荷密度的确定

3.2.3空间电场的确定

3.3本章小结

第4章 雷电先导随机性发展的电气几何模型

4.1概述

4.2雷电先导的发展过程

4.2.1下行先导通道模型

4.2.2最后跃变判据

4.3计算分析

4.3.1假定条件

4.3.2坐标选择

4.3.3计算过程

4.4先导入射概率密度函数

4.4.1临界点坐标

4.4.2概率密度函数

4.5本章小结

第5章 基于概率密度函数的电气几何模型绕击跳闸率计算

5.1概述

5.2绕击跳闸率计算

5.2.1线路的受雷次数

5.2.2线路的绕击率

5.3本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文