特高压交流输电线路绕击耐雷性能及其防雷措施研究

摘要

特高压电网具有输电距离远、送电容量大、线路损耗低、相对节省工程建设投资、减少土地使用面积等优点,对我国电力资源的优化配置和国民经济可持续健康发展战有特别重要的意义,然而其自身的特殊性也决定了运行过程中往往伴随着各种问题,本文重点分析了1000kV特高压电网的过电压问题和线路周围电场环境问题。运行经验表明:超/特高压交流输电线路雷击跳闸事故主要是由雷电绕击相导线造成的。
　　本文利用改进电气几何模型(EGM)分别对不同雷电流幅值、沿线地形地貌、地线保护角和导线工作电压下输电线路的绕击耐雷性能做了定性分析,还阐述线路绝缘水平、地面植被对绕击的影响。最后,分别归纳总结了各影响因素下线路绕击性能的一般规律。为了弥补EGM分析模型无法反映绕击时,导线上雷电过电压波的传播过程的缺陷,又建立了一种既考虑地线上电晕和起晕导线间耦合作用,又考虑输电线路与大地间电晕电容分布特点的多导线冲击电晕模型,并运用电磁暂态计算软件ATP-EMTP搭建了特高压单回交流输电线路绕击仿真模型,通过仿真得到了计及冲击电晕线路上雷电过电压波的传播特性;本文利用ANSYS有限元分析软件分析了特高压单回交流输电线路正常运行时周围电场环境,以及正常运行和存在雷电放电两种情形下输电线路表面电场强度分布状况。仿真结果表明:特高压单回交流输电线路下方电场环境满足国家相关标准的限值要求;雷电放电对地线表面场强分布影响很大,但对相导线的影响很有限,地线上极易产生上行先导。
　　最后,在以上分析计算基础上给出了特高压单回交流输电线路差异化防雷综合治理措施的建议:即应采用“疏”和“堵”结合因地制宜的差异化综合配置思路,有针对性地开展差异化绕击防治工作,采取重点加强重要线路段和多雷区、强雷区及易绕击闪络段线路保护的策略,提高防雷的整体技术经济性。

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第一章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 特高压交流输电线路绕击耐雷性能分析

2.1 雷电放电机理

2.2 特高压交流输电线路绕击耐雷性能分析

2.3 特高压输电线路绕击耐雷性能分析的影响因素

第三章 特高压单回交流输电线路的绕击仿真

3.1 电晕效应及其研究现状

3.2 冲击电晕的等值电路

3.3 电晕仿真电路的建立

第四章 特高压交流输电线路工频电场对周围环境和线路运行的影响

4.1 沿特高压交流输电线路的电场

4.2 特高压交流输电线路周围电场分布

第五章 特高压交流输电线路综合防雷措施研究

5.1 输电线路传统防雷措施

5.2 差异化综合防雷措施

5.3 特高压单回交流输电线路差异化防雷措施配置原则

5.4 利用雷电定位系统服务运行

结 论 与 展 望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢