输配电线路综合雷电防护措施研究

发布时间：2020-08-26 08:10

【摘要】：我国电力行业飞快发展,配电和输电线路遍布各地,输电线路绝缘水平高,架设高度较高,更容易受到直击雷的影响;配电线路则更容易受到感应雷电的作用。在输电线路中,每年由于雷击造成的跳闸事故占事故总数的一半;配电线路中,有些地区10kV配电线路一年内因感应雷过电压引起的闪络故障次数就高达近万次,严重影响供电可靠性,所以对输电线路和配电线路中雷电过电压的分析研究具有重要意义。故本文主要对输电线路和配电线路两方面遭受雷击进行研究,得出输配电线路雷电防护措施及方法。首先,对自然界中雷电放电的机理和雷击类型做了详细的阐述。介绍输电线路雷电侵入波计算中的数学模型及各电气设备模型,根据实际线路参数计算等效模型参数。选择合适的基电流模型和回击模型作为配电线路感应雷电的数学模型。基于麦克斯韦方程组对空间中任一点在雷电通道回击电流作用下产生的电磁场进行求解,利用FDTD方法计算产生的电磁场与传输线耦合模型,得出线路上的散射电压和感应电流的迭代公式。随后,根据特高压变电站的基本参数,采用GIS变电站典型的单线-出线断路器开路和单线-单变-单母两种运行方式作为计算条件,对变电站遭受不同雷击方式作用时站内受到的雷电过电压进行计算。判断过电压能否对站内设备绝缘造成危害,并提出避雷器的布置方案,对设置避雷器后的变电站内遭受的雷电侵入波过电压进行计算,对避雷器方案进行校验,确定避雷器布置方案,确保变电站安全运行。最后,验证感应雷过电压计算方法的可行性,计算10kV配电线路上的感应雷电过电压,并改变单一变量,分析大地电阻率、雷电流波形和雷击点距导线距离等因素对感应雷电过电压的影响。分析不同地线安装位置对线路三相导线上的感应过电压的抑制效果。为了研究整条配电线路的防雷效果,利用雷击跳闸率比较架空地线和耦合地线的防雷效果,得出安装地线的合理位置。又参照不同地区雷电活动的差异性,采用感应雷和直击雷不同比例的方式分析线路的雷电防护效果,得到合理的配电线路雷电防护方法。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM863
【图文】：

配电线路,现象,直击雷,感应雷过电压

雷击故障的情况的主要是因为遭受了雷电侵入波过电压的作用[13-15] 1.1.2 配电线路的雷害配电线路由于分布范围广，遍布各个城镇，架设避雷线耗资较大，故大多数区域没有架设避雷线，其线路的绝缘水平较低，遭受雷击后很容易发生绝缘事故配电线路雷击主要有以下两种：其一是直击雷过电压，即雷电直接作用于线路上产生的过电压；另一种是感应雷过电压，是由于雷击线路附近，雷电电磁场耦合在线路上产生的对于直击雷，一旦发生雷电直击线路，就会造成线路绝缘闪络或击穿但直击雷过电压导致的故障所占比例很少（不超过 10%），所以在配电网的防雷计划中，直击雷不是防雷的重点而对于感应雷过电压，其幅值可达到 400kV，远超过了配电线路的耐雷水平，会造成绝缘子闪络事故进而使线路跳闸停电此外，配电线路中感应雷发生的概率远远大于直击雷，由于感应雷造成的线路跳闸事故经常发生因此，与输电线路的防雷侧重点不同，配电线路中，感应雷过电压才是雷电防护的重点[16-19] 如图 1所示为配电线路附近的雷击现象

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AZ3Z4Z3Z4ZR RT4RT3rT4rr4h3h2h1hgRa) b)(a) 杆塔示意图 (b) 杆图 2.5 杆塔的多波阻抗模型Fig.2.5 Multi-wave impedance model of the towe，绝缘子两端的电压会因为雷电流的作生闪络计算常采用绝缘子的伏秒特性指绝缘子串上的最大电压和放电时间的模拟成一个电压控制开关，当两端的电此代表绝缘子串的闪络过程本文 1000，如图 2.6 所示

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图 2.7 计算所用避雷器模型Fig. 2.7 Models of lightning arresters for calculation效模型的流过站内设备时间极短，在微秒级别，其等效电感，而将设备的模型设置为等效电容，站内的电气设备如断路器（CB）隔离开值的入口电容根据实验数据，Voribov 等人niC k S 变压器容量；在 1000kV GIS 中 n 4， k根据相关单位给出，容量为 3000MVA，通过 5900pF 的参数线路图等资料，并参照文献[15]中相关电气设备的入口电容值见表 2.2

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