66kV同塔双回输电线路耐雷性能研究

摘要

雷电是自然界频发且无法避免的现象，对电力系统尤其是架空输电线路的安全运行存在着较大的威胁。随着城市经济的发展，用电负荷日益提高致使输电线路走廊用地成为了亟待解决的重要问题。同塔多回输电线路的投运，是缓解线路走廊用地需求的有效方式之一。同塔多回线路的塔高较单回线路明显增加，遭受直击雷危害的概率相对较高，为避免高幅值雷电流作用下出现多回同时闪络的现象，对雷电防护的要求更为严格。 近年来，吉林地区66kV同塔双回输电线路金舒甲乙线和城丰甲乙线共四条线路发生多起雷击跳闸事故。66kV系统采取中性点经消弧线圈接地，当发生单相闪络时线路并不跳闸，又由于雷电绕击导线只可能造成线路单相闪络，因此造成这四条线路跳闸的主要原因应为雷电直击杆塔。当前，研究人员对于输电线路雷电防护的研究更多聚焦于110kV及以上的输电系统，而对于配电系统尤其是仅在东北地区运行的66kV系统的线路防雷工作则极少关注。 为实现对线路故障的理论复现，采用电力系统电磁暂态分析软件（Electro-Magnetic Transient Program，EMTP）搭建模型对故障线路进行仿真计算，通过与雷电定位系统的观测数据对比证明计算模型的准确性。本文采用该计算模型分析了杆塔接地电阻、杆塔高度、工作电压、雷电感应电压和导线排列相序对线路反击耐雷水平的影响，并通过对比塔顶电位、横担电位以及导线电位考察加装避雷器对提高线路耐雷水平的效果。此外，通过对较恶劣情况下避雷器吸收能量的计算考察线路的反击耐雷水平，结果表明当雷电流幅值不超过327kA时加装避雷器后的绝缘子串不会发生闪络，根据众多的雷电观测数据可知，地闪雷电流超过327kA的概率为1.76×10-4次/（km2·a），概率极低。因此可近似认为加装避雷器的导线能够实现可靠防雷。综合考虑防雷效果和经济性等方面的因素，为避免全相加装避雷器造成浪费，可通过仿真计算实现66kV同塔双回输电线路避雷器的最优化配置，仿真结果能够为输电线路的运维工作提供较高的参考价值。

目录

第1章 绪 论

1.1 本课题的研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 反击问题研究现状

1.2.2 绕击问题研究现状

1.2.3 差异化防雷研究现状

1.3 本课题研究内容

第2章 计算模型和方法

2.1.1 雷电流模型

2.1.2 杆塔模型

2.1.3 输电线路模型

2.1.4 绝缘子串模型

2.2 感应过电压计算方法

（1）国外计算方法

（2）武汉大学方法

（3）国家标准推荐的方法

（4）清华大学计算方法

2.3 导线耦合电压计算方法

2.4 本章小结

第3章 66kV输电线路事故复现及分析

3.1.1 金舒线事故

3.1.2 城丰线事故

3.2 杆塔塔型及参数

3.3 事故复现及分析

3.3.1 金舒线80#杆塔事故复现分析

3.3.2 金舒线29#杆塔事故复现分析

3.3.3 城丰线34#杆塔事故复现分析

3.4 本章小结

第4章 雷击66kV线路杆塔闪络情况影响因素仿真分析

4.1 杆塔接地电阻对杆塔闪络的影响

4.2 杆塔高度对闪络雷电流的影响

4.3 工作电压的影响

4.4 导线相序排列的影响

4.5 本章小结

第5章 避雷器提高耐雷水平的分析

5.1 差异化防雷改造方法

5.2 线路避雷器提高耐雷水平分析

5.2.1 杆塔电位

5.2.2 导线电位

5.2.3 绝缘子两端电压

5.2.4 避雷器提高耐雷水平的原理

5.3.1 避雷器的放电电流

5.3.2 避雷器的吸收能量

5.4 66kV同塔双回安装避雷器效果分析

5.4.1 单相安装避雷器

5.4.2 两相安装避雷器

5.4.3 三相安装避雷器

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明

致谢