輸電線路耐雷特性仿真探究

《輸電線路耐雷特性仿真探究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、輸電線路耐雷特性仿真探究　　摘要：主要研究了輸電線路的繞擊耐雷特性和反擊耐雷特性。繞擊耐雷分析方面，建立雷電先導(dǎo)傳播軌跡，對(duì)比不同條件下的雷電先導(dǎo)傳播軌跡，總結(jié)分析了影響輸電線路繞擊的重要因素。反擊耐雷分析方面，主要針對(duì)雷電波過程中的電磁暫態(tài)結(jié)果進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：耐雷特性；繞擊；反擊；桿塔；仿真作者簡介：徐淼（1980-），男，遼寧大連人，國網(wǎng)遼寧電力大連供電公司辦公室副主任，工程師。（遼寧大連116001）中圖分類號(hào)：TM726文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-0079（2013）27-0234-02隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于電力行業(yè)的

2、要求也越來越高，要求電力行業(yè)不僅要滿足各行各業(yè)充足的電力需求，還要提高供電質(zhì)量，保證供電可靠性。耐雷水平是衡量供電安全性的重要指標(biāo)，與電力系統(tǒng)的安全可靠息息相關(guān)，因此輸電線路耐雷特性的仿真研究具有重要意義。本文重點(diǎn)討論了電力系統(tǒng)的高壓輸電線路中最常見的兩種雷擊故障：雷擊繞擊故障和雷擊反擊故障。9在雷電繞擊特性研究方面主要通過選擇較為適合的研究方法，利用已有現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對(duì)典型雷擊事件進(jìn)行了模擬，建立仿真模型，得到雷電先導(dǎo)的傳播軌跡，進(jìn)而分析輸電線路繞擊特性。并通過改變參數(shù)進(jìn)行仿真，分析各個(gè)參數(shù)對(duì)雷電先導(dǎo)的傳播軌跡及輸電桿塔閃絡(luò)特性的影響。有助于

3、今后模擬雷擊暫態(tài)過程和更加深入地研究電氣絕緣的閃絡(luò)機(jī)理。在雷電反擊耐雷特性方面通過選用電磁暫態(tài)程序（EMTP），采用分布參數(shù)模型，利用已有現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將輸電線路（尤其輸電桿塔）進(jìn)行模擬，以便接下來利用軟件仿真分析。通過改變具體參數(shù)，分析不同參數(shù)對(duì)輸電桿塔閃絡(luò)特性的影響，以便提出對(duì)實(shí)際防雷設(shè)計(jì)工作有益的建議，力求減少雷電危害。一、輸電線路繞擊耐雷特性仿真分析模擬電荷法是一種求解靜電場問題的有效方法?；驹恚簽榱四M電極表面的電荷分布，設(shè)置介質(zhì)分界面上的束縛電荷、模擬電極內(nèi)部以及不同介質(zhì)區(qū)中的虛設(shè)電荷。在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用中，使用最多的有點(diǎn)電荷、線

4、電荷和環(huán)電荷、橢圓柱電荷、橢球電荷及雙曲面電荷等。根據(jù)唯一性定理，并且結(jié)合拉普拉斯方程及泊松方程，用虛設(shè)的模擬電荷代替介質(zhì)表面和電極表面的連續(xù)分布電荷。如果模擬電荷在邊界上產(chǎn)生的電位滿足給定的邊界條件，那么可以用這些虛設(shè)的模擬電荷來計(jì)算整個(gè)場域的電場。9當(dāng)模擬電荷的位置、類型確定后，場中任意點(diǎn)的電位和場強(qiáng)便由這些集中電荷產(chǎn)生的場量迭加得到，場中任意一點(diǎn)的電位為：，i=1，2，3，……n式中：Qj表示虛設(shè)的第j個(gè)模擬電荷，Pij表示待求點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的電位系數(shù)，n為虛設(shè)的模擬電荷數(shù)目。電場強(qiáng)度可以表示為：仿真結(jié)果分析：第一，同一雷電強(qiáng)度的下行先導(dǎo)，

5、當(dāng)其距離線路水平側(cè)向距離由近至遠(yuǎn)變化時(shí)，下行先導(dǎo)一級(jí)定位位置逐漸降低。第二，當(dāng)側(cè)向水平距離很近時(shí)，雷擊擊中地線；隨著側(cè)向水平距離的增加，雷電擊中導(dǎo)線的概率將增加；而當(dāng)側(cè)向水平距離繼續(xù)增大時(shí)，雷電擊中導(dǎo)線的概率反而減?。粋?cè)向距離大到一定程度時(shí)，雷電將擊中大地。第三，當(dāng)雷電流較大時(shí)，隨著側(cè)向距離的增大，雷電將從擊中地線直接過渡到擊中大地，沒有擊中導(dǎo)線的現(xiàn)象發(fā)生。第四，對(duì)于相同的側(cè)向距離，較大的雷電流傾向于擊中避雷線，較小的雷電流傾向于擊中大地。由此，我們可以解讀出：導(dǎo)線相對(duì)地線產(chǎn)生迎面上行先導(dǎo)困難，這是由于導(dǎo)線在地線下方，受到地線及其先行發(fā)展起

6、來的上行先導(dǎo)的屏蔽作用的緣故。但地線對(duì)導(dǎo)線屏蔽作用是有一定限度的，隨著側(cè)向距離的增大，屏蔽作用逐漸減弱，致使存在一定的繞擊概率。9大地對(duì)導(dǎo)線也有屏蔽作用，雷電先導(dǎo)距離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，大地的屏蔽作用越明顯，最終雷電將全部擊中大地，保護(hù)導(dǎo)線免受雷擊。二、輸電線路反擊耐雷特性仿真分析1.針對(duì)不同桿塔高度的雷擊閃絡(luò)特性仿真根據(jù)不同桿塔高度的仿真所得出的上、中、下相絕緣子兩端電壓及組合波形，可以看出在桿塔高度增加的情況下，電壓沖擊波到達(dá)三相絕緣子的時(shí)間均有一定的延遲，并且由開始的三相絕緣子均擊穿，逐步發(fā)展為上、中相擊穿而下相不擊穿，之后只有一相擊穿，最后在

7、桿塔高度增加到一定程度后三相均不擊穿。根據(jù)桿塔的耐雷水平的定義，可知，桿塔的耐雷水平隨其高度的增加而提高。故在設(shè)計(jì)桿塔時(shí)應(yīng)在同時(shí)考慮其他因素的情況下合理增加桿塔的高度。2.針對(duì)不同數(shù)量絕緣子的雷擊閃絡(luò)特性仿真觀察3組采用不同絕緣子的片數(shù)的絕緣子串的仿真所得出的上、中、下相絕緣子兩端電壓及組合波形，可以看出絕緣子的片數(shù)對(duì)于其閃絡(luò)電壓起著決定性的作用，絕緣子數(shù)目越多則其閃絡(luò)電壓越大，桿塔的耐雷性能越強(qiáng)。當(dāng)然，研究中的仿真過程因軟件中的元件的采用問題，實(shí)際記入了三相間的相互感應(yīng)及影響，使其出現(xiàn)了負(fù)極性電壓擊穿的情況。故在設(shè)計(jì)線路時(shí)應(yīng)在同時(shí)考慮其他

8、因素的情況下合理增加絕緣子串中的絕緣子片數(shù)。93.針對(duì)不同幅值雷電流的雷擊閃絡(luò)特性仿真觀察5組采用不同幅值的雷電沖擊條件下的仿真所得出的上、中、下相絕緣子兩端電壓及組合波形，可以