土壤色散效应对架空线感应过电压的影响研究

摘要

电力系统的正常运行是人类生活和生产的重要基础，而雷电作为一种自然灾害，其产生的感应过电压所带来的危害更是不容小觑。因此，对架空线感应过电压进行准确的计算研究有着十分重大的意义。目前，对感应过电压的计算忽视了土壤色散效应的存在，本文将基于该不足，重点研究土壤色散效应对架空线感应过电压的影响。
　　本文首先利用二维时域有限差分(2D FDTD，Two Dimension Finite-Difference Time-Domain)方法对雷电理想场进行计算;然后，基于C-R(Cooray-Rubinstein)近似算法，考虑土壤色散效应时的电磁场;最后，采用Agrawal耦合模型计算感应过电压，并选取四种常用色散模型S(Scott)、SL(Smith-Longmire)、VA(Visacro-Alipio)和P(Portela)模型，实现了对考虑土壤色散效应时，架空线感应过电压的计算。本文分别考虑了雷击地面和雷击高塔两种情况下，土壤色散效应所带来的影响，得到以下计算结果:
　　(1)雷击地面时，土壤色散效应对架空线感应过电压的影响和低频电导率(LFC，Low Frequency Conductivity)的大小有很大关系。当低频电导率小于或等于0.001S/m时，土壤色散效应所带来的影响不容忽视。而当低频电导率大于0.01S/m时，土壤的色散效应几乎可以忽略不计。土壤色散效应会使得架空线感应过电压的幅值减小，并且随着低频电导率的减小，该减小量越大。
　　(2)本文进一步分析了雷击高塔时，土壤色散效应对架空线感应过电压计算的影响。和雷击地面一样，色散效应和低频电导率(LFC)的大小有着密切关系，低频电导率越小，色散效应越明显。和低频电导率恒定的情况相比，土壤色散效应会使得架空线上的感应过电压有明显的减小。比如，考虑色散效应和不考虑时二者所对应的架空线感应过电压的峰值之比，当低频电导率为0.001S/m，雷击300m高塔时，中心点处和端点处的比值分别为83.2％和66.8％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的和意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 关于架空输电线感应过电压的研究进展

1．2．2 关于土壤色散效应的研究进展

1．3 本文主要内容

第二章 模型介绍

2．1 土壤色散模型介绍

2．2．1 土壤色散模型

2．2．2 四种不同土壤色散模型对比分析

2．2 土壤色散效应对雷电回击电磁场的影响

2．3 本章小结

第三章 感应过电压在架空线上的耦合算法

3．1 Agrawal耦合模型

3．2 时域有限差分(FDTD)的介绍

3．3 基于FDTD方法对架空线感应过电压的计算

3．3．1 2D FDTD对雷电回击电磁场的计算

3．3．2 时域有限差分算法对Agrawal耦合模型的实现

3．4 本章小结

第四章 土壤色散效应对雷击地面时感应过电压的影响

4．1 感应过电压计算模型

4．1．1 架空线感应过电压计算模型

4．1．2 闪电回击电流模型的建立

4．2 计算方法有效性验证

4．3 模拟结果分析

4．2．1 土壤色散效应对架空线感应过电压的影响

4．2．2 感应过电压的分解

4．4 本章小结

第五章 土壤色散效应对雷击高塔时感应过电压的影响

5．1 雷击高塔模型的建立

5．2 高塔与架空线耦合模型

5．3 计算方法有效性验证

5．4 模拟结果分析

5．4．1 土壤色散效应对雷击高塔时架空线感应过电压的影响

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 论文创新点

6．3 工作展望

参考文献

作者简介

致谢