输电线路雷电过电压的仿真及策略分析

摘要

近年来，随着国民经济的快速发展、用电负荷的持续增加、电网结构的深度优化，致使长距离、大跨度、大容量、高电压等级、低损耗的超高压输电线路越来越多，总长度也在逐步增加。而由于超高压输电线路大多遍布旷野、所处地形复杂，所以极易受到自然条件影响。大量统计结果表明，对于超高压输电线路，雷害故障占线路故障的40％~70%，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的山区，雷击输电线路而引起的事故率越高，因此必须十分重视输电线路的雷电过电压及其防护问题。为此，本文以内蒙古电网威俊500kV超高压输电线路为研究背景，开展了雷电过电压仿真及策略分析的研究。
　　本文在查阅大量文献的基础上，对雷电过电压的分类、工作原理和判断标准作了详细分析和说明。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行如下建模：（1）通过对不同雷电流波形的对比研究和按照国际标准、国内规程的规定，建立了更为适宜的波形为2.6/50?s的雷电流双指数模型；（2）结合实际杆塔高度和认真研究杆塔集中电感模型、单一波阻抗模型各自优缺点的基础上，建立了杆塔的多波阻抗模型；（3）通过分析绝缘子的闪络特性和发生闪络的条件，本文通过建立一个自定义模块和编写闪络判据程序，建立了绝缘子的闪络判据模型；（4）在认真对比各种线路模型的基础上，结合线路实际情况和易受频率影响的特点，建立了线路的Frequency Dependent（Phase）模型；（5）为了更加贴近线路发生雷击的实际情况，在考虑工频电压的情况下，结合以上所建模型，建立了雷电过电压仿真分析模型。
　　在所建模型的基础上，利用PSCAD/EMTDC软件仿真分析了雷电流波形和幅值、保护角、接地电阻值、绝缘子片数和换位方式等因素分别在绕击和反击情况下的雷电过电压暂态特征，以及对雷电过电压和耐雷水平的影响。结果表明：雷电流波形和幅值、保护角对绕击过电压和耐雷水平有较大影响；雷电流波形和幅值、保护角、接地电阻和绝缘子片数对反击过电压和耐雷水平有较大影响；换位方式对绕击和反击过电压无太明显的影响。根据上述研究成果，结合内蒙古电网的实际情况，提出了差异化防雷措施，并绘制了雷区分布图和地闪密度分布图，为日后的防雷工作提供了理论依据，具有重要的参考价值。

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1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外发展及研究现状

1.3 课题研究内容

1.4 本章小结

2 输电线路雷电过电压原理及判断标准

2.1 输电线路雷电过电压产生原理及分类

2.2 输电线路的耐雷水平和雷击跳闸率

2.3 本章小结

3 输电线路雷击仿真模型的建立

3.1 仿真软件简介

3.2 雷电流模型

3.3 绝缘子闪络判据模型

3.4 杆塔模型

3.5 输电线路模型

3.6 本章小结

4 输电线路雷电过电压的影响因素分析

4.1 雷电流波形与幅值对雷电过电压的影响

4.2 保护角对雷电过电压的影响

4.3 接地电阻对雷电过电压的影响

4.4 绝缘子数对雷电过电压的影响

4.5 导线换位对雷电过电压的影响

4.6 本章小结

5 输电线路差异化防雷

5.1 内蒙古电网差异化防雷概述

5.2 地闪密度图的绘制

5.3 危险电流段确定

5.4 内蒙古地区雷电流幅值分布概率

5.5 危险雷电密度分布及雷害风险分布图的绘制

5.6 输电线路差异化防雷措施

5.7 本章小结

结论

参考文献

附录A 雷电过电压仿真模型

在学研究成果

致谢