基于先导法闪络判据的线路及变电站的防雷研究

摘要

雷电是输电线路安全运行的重要威胁,它不仅是造成输电线路故障的重要原因之一,而且雷击线路产生的雷电波侵入变电站会对电气设备造成危害,所以输电线路计算模型的准确性对线路和变电站的防雷研究具有重要的理论和工程实用价值。
　　在线路防雷研究中,需要按照一定的闪络判据,对绝缘子串两端的过电压进行分析比较,判断绝缘子串是否发生闪络,从而得到线路的耐雷水平,所以在线路防雷计算中,绝缘子串闪络判据的准确度直接影响线路耐雷水平计算结果的准确度。本文根据长空气间隙的物理放电机理,并综合绝缘子串的结构特点,建立基于连续先导发展的绝缘子串闪络模型。利用该模型计算得到绝缘子串的伏秒特性曲线,并与实际测量数据相比较,验证模型的准确性。文章以500kV线路为例,采用ATP-EMTP软件,考虑线路在雷电波下冲击电晕的影响,建立计及冲击电晕的先导闪络模型,计算了不同闪络判据方法下的耐雷水平。结合国内外高压输电线路运行经验,分析了各方法的准确性和适用范围。并根据该模型进一步研究了绝缘子串型号、工频电压叠加相角和杆塔冲击接地电阻等因素对线路耐雷水平的影响。研究结果表明与传统的仅考虑绝缘子串长而对其具体结构影响考虑不充分的先导闪络判据相比,本文建立的基于连续先导的绝缘子闪络判据模型准确性更高。
　　变电站的雷电侵入波过电压和线路绝缘子串的闪络情况密切相关,本文建立了500kV变电站和进线段的雷电计算模型,研究了绝缘子串闪络判据对变电站雷电侵入波过电压的影响,校验了采用更符合线路实际运行情况的先导闪络判据时变电站的绝缘配合情况。研究结果表明,在绕击情况下,绝缘子串采用先导闪络判据时变电站设备上的雷电过电压增大。其中距变电站1.5km内,可能会对变电站设备产生威胁;而距离变电站1.5km以外,由于雷电波的在传播过程的衰减和畸变,侵入波对变电站设备不构成威胁。为保证变电站的安全运行,应进一步加强变电站进线段的防绕击措施。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 绝缘闪络判据的研究

1.2.2 耐雷性能的计算方法

1.2.3 变电站的防雷研究

1.3 本论文的主要工作

第2章 电磁暂态仿真计算原理及仿真模型

2.1 ATP-EMTP简介

2.2 ATP-EMTP仿真原理

2.2.1 电感的暂态电路

2.2.2 电容的暂态电路

2.2.3 电阻的暂态电路

2.2.4 均匀无损导线的等值计算电路

2.3 雷电参数

2.3.1 雷电放电过程

2.3.2 雷击等值电路

2.3.3 雷电流幅值和波形

2.3.4 雷电流波阻抗

2.4 小结

第3章 绝缘子串的闪络模型

3.1 绝缘子串闪络机理

3.1.1 绝缘子串闪络途径

3.1.2 绝缘子串闪络机理

3.2 绝缘子串闪络模型

3.2.1 闪络模型的建立

3.2.2 闪络模型的验证

3.3 考虑冲击电晕的绝缘子闪络模型

3.3.1 冲击电晕模型

3.3.2 考虑冲击电晕的绝缘子串闪络模型

3.4 小结

第4章 线路耐雷水平的计算

4.1 线路计算参数

4.1.1 接地电阻模型

4.1.2 杆塔模型

4.1.3 输电线路参数

4.2 输电线路反击耐雷水平的计算

4.2.1 闪络判据对反击耐雷水平的影响

4.2.2 工频相角对耐雷水平的影响

4.2.3 接地电阻对耐雷水平的影响

4.2.4 绝缘子串结构对耐雷水平的影响

4.3 输电线路绕击耐雷水平的计算

4.4 小结

第5章 变电站雷电侵入波过电压的研究

5.1 计算模型的建立

5.1.1 入侵雷电波

5.1.2 雷击点选择

5.1.3 站内主要设备模型

5.1.4 避雷器模型

5.2 侵入波过电压的影响因素分析

5.2.1 雷击点对侵入波过电压影响

5.2.2 雷电流幅值对侵入波过电压影响

5.2.3 闪络判据对侵入波过电压影响

5.3 变电站防雷保护方案探讨

5.3.1 变电站入口处装设避雷器

5.3.2 加强进线段防雷保护

5.3.4 进线段保护距离探讨

5.4 小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读硕士学位期间参加的研究课题

附录C 同杆双回路线路仿真模型