架空配电线路感应雷过电压计算与防护的研究

摘要

架空配电线路大都裸露在空中，极易遭受雷击产生雷电过电压，从而造成供电中断，影响了广大用户的生产和生活。对于架空配电线路而言，直击雷的危害远大于感应雷，因此，长期以来对架空配电线路的研究主要集中在直击雷上，对感应雷的研究相对较少。 有研究表明，10kV架空配电线路由雷击引起的线路闪络或故障的主要因素不是直击雷过电压而是感应雷过电压，感应雷过电压导致的故障比例超过90﹪。因此本文对架空配电线路感应雷过电压的计算与防护进行研究具有十分重要的意义。 关于架空配电线路感应雷过电压计算的文章很多，但是国内关于感应雷过电压计算的大多数文献中把大地视为理想导体。本文对大地为理想导体和非理想导体两种情况下雷击线路附近大地时架空配电线路感应雷过电压的计算模型进行了研究，并采用了电磁暂态仿真程序ATPDraw对本文研究的架空配电线路感应雷过电压的计算模型进行了验证。验证结果表明本文研究的架空配电线路感应雷过电压的计算模型适用于架空配电线路感应雷过电压的计算。 本文还对架空配电线路感应雷过电压幅值和波形的影响因素进行了研究，研究结果表明雷电流的参数、线路高度、雷击点、大地电导率等参数对架空配电线路感应雷过电压的幅值和波形都有不同程度的影响。 最后本文从降低架空配电线路感应雷过电压的角度，研究了在架空配电线路上安装耦合导线后架空配电线路感应雷过电压的计算。并分析了10kV架空线路中导线三角形排列和垂直排列两种情况下耦合导线的安装位置，分析结果表明，耦合导线安装在架空配电线路相导线之间可以更有效地降低架空配电线路上的感应雷过电压。同时对10kV架空线路中导线三角形排列和垂直排列两种情况下，对耦合导线的最佳安装位置进行了计算。本文的分析研究对架空配电线路的防雷具有指导意义。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1研究背景和研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1关于架空配电线路感应雷过电压计算的研究

1.2.2关于架空配电线路感应雷过电压防护的研究

1.3本文的研究内容及主要工作

第二章 雷电概述

2.1雷电放电过程

2.2感应雷过电压的定义及其形成的物理机理

2.2.1感应雷过电压的定义

2.2.2感应雷过电压形成的物理机理

2.3雷电参数

2.3.1雷暴日与雷暴小时

2.3.2雷电流参数

2.3.3雷电流的等值波形

2.4本章小结

第三章 架空配电线路感应雷过电压的计算

3.1计算感应雷过电压的几点假设

3.2雷电通道周围电磁场的计算

3.2.1大地为理想导体时雷电通道周围电磁场的计算公式

3.2.2大地为非理想导体时雷电通道周围电磁场的计算公式

3.3架空配电线路感应雷过电压的计算

3.3.1雷电流的波形

3.3.2大地为理想导体时架空配电线路感应雷过电压的计算

3.3.3大地为非理想导体时架空配电线路感应雷过电压的计算

3.4本章小结

第四章 计算模型与参数分析

4.1计算模型的验证

4.1.1大地为理想导体

4.1.2大地为非理想导体

4.2参数分析

4.2.1雷电流幅值的影响

4.2.2雷电流波头时间的影响

4.2.3雷电回击速度的影响

4.2.4线路高度的影响

4.2.5雷击点距离线路水平距离的影响

4.2.6大地电导率的影响

4.3本章小结

第五章 架空配电线路感应雷过电压的防护分析

5.1波沿平行多导线系统的传播

5.1.1大地为理想导体

5.1.2大地为非理想导体

5.2加装耦合导线后架空配电线路感应雷过电压的计算

5.2.1大地为理想导体

5.2.2大地为非理想导体

5.3 10kV架空线路中耦合导线安装位置的分析

5.3.1导线三角形排列

5.3.2导线垂直排列

5.4 10kV架空线路中感应雷屏蔽线最佳安装位置的计算

5.4.1导线三角形排列

5.4.2导线垂直排列

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

附录 ATPDraw仿真程序简介

参考文献

致谢