500kV GIS变电站雷电过电压保护研究

摘要

500kVGIS变电站是电力系统的枢纽，一旦发生雷害事故，将造成大面积停电；并且站内变压器等主要电气设备的内绝缘大多没有恢复能力，万一雷害损坏，修复起来十分困难，势必造成严重的后果。因此对500kVGIS变电站进行雷电过电压保护的研究是十分有必要的。 本论文以星城500kVGIS变电站作为研究对象，通过ATP-draw仿真软件对其进行精确的仿真计算，提出相应的雷电过电压保护措施。本文研究的主要内容如下： 第一部分建立仿真模型，包括雷电模型、杆塔模型、避雷器模型、站内电气设备模型及绝缘子串的闪络模型等。其中重点对绝缘子的闪络特性，并以TACS子程序模拟了绝缘子串闪络的过程。 第二部分给出了相应电气设备的仿真参数，应用ATP电磁暂态数字仿真软件对其进行仿真计算。并通过改变雷击点的位置和变电站运行方式，对站内设备的雷电过电压进行计算和分析，找出对变电站危害最为严重的情况。 第三部分提出变电站防雷保护的特点，介绍了避雷器与设备保护距离的计算原理，并根据该变电站具体情况设计了4种不同的避雷器配置方案，通过仿真计算找出适合该站的最佳方案。 第四部分引入了混沌学理论，并结合MATLAB软件实现了对过电压波形的处理，计算出其分形维数、K熵值，并绘制出散布分布图。与前面所计算的设备保护裕度相结合，找出其间的关系，为方案的选择提供了新的验证方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题提出的意义

1.2国内外研究水平及发展现状

1.2.1 GIS变电站的发展及优点

1.2.2电力系统数字仿真软件

1.3本课题研究的主要内容及创新之处

第二章仿真计算模型

2.1雷电模型

2.1.1雷电流的解析表示

2.1.2最大雷电流

2.2杆塔模型

2.3输电线路模型

2.3.1线路的损耗

2.3.2冲击电晕的伏库特性

2.3.3所采用的输电线路模型

2.4避雷器的模型

2.5站内电气设备模型

2.6绝缘子串的闪络机理及模型

2.6.1绝缘子串的闪络机理

2.6.2绝缘子串的闪络模型

2.6.3TACS子程序模拟绝缘子串闪络的过程

2.7本章小结

第三章参数设置及仿真分析

3.1雷电侵入变电站的方式分析

3.2雷击点的选择

3.3星城500KVGIS变电站等值接线图

3.4相关电气设备仿真参数

3.4.1杆塔塔形参数

3.4.2进线段线路和变电站内架空线参数

3.4.3绝缘子参数

3.4.4波阻抗

3.4.5电气设备入口电容

3.4.6电气设备的雷电冲击绝缘水平

3.4.7避雷器特性

3.4.8运行方式

3.5计算结果分析

3.6本章小结

第四章避雷器配置的研究

4.1 GIS防雷保护的特点

4.2避雷器与电气设备之间的保护距离

4.2.1避雷器与被保护设备之间的距离为零

4.2.2避雷器与被保护设备之间的距离不为零

4.2.3避雷器与被保护电气设备之间的最大允许电气距离

4.3 GIS变电站避雷器配置仿真分析

4.3.1仿真方案设置

4.3.2仿真计算分析

4.4本章小结

第五章过电压波形的非线性动力学分析

5.1混沌基本概念

5.1.1 Lyapunov指数

5.1.2分形维数

5.1.3 Kolmogorov熵

5.2过电压波形的非线性动力学分析

5.2.1分形维数与过电压波形的关系

5.2.2 K熵与保护裕度的关系

5.2.3散布图分析

5.3本章小结

结论

参考文献

致 谢

附录