500kV超高压输电线路耐雷水平影响因素研究

论文摘要

随着电力系统的快速发展,我国目前已经形成具有一定规模的超高压系统,大大改善了电网结构,提高了电能的输送能力。500kV超高压输电线路作为超高压系统的重要组成,在电能的传输中发挥着重要的作用。国内外高压、超高压输电线路多年的运行经验表明,雷击故障已经成为影响输电线路安全运行的重要因素,而耐雷水平是表征线路雷击耐受能力的一个重要性能指标,它直接影响着电力系统的安全性和可靠性。输电线路雷击闪络的起因有三种情况：雷击塔顶及其附近的避雷线,雷击档距中央附近的避雷线,雷电绕过避雷线直击于导线。本文借助电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC,通过建立雷电流模型、输电线路模型、线路杆塔模型、绝缘子串闪络模型,分别对雷击500kV超高压输电线路三种情况下的耐雷水平进行了仿真分析。线路耐雷水平主要与以下参数有关：杆塔冲击接地电阻、绝缘子片数、线路档距、避雷线架设方式等。本文通过改变这些参数并建立相应的PSCAD模型,仿真分析了雷击不同部位时各种因素对500kV超高压输电线路耐雷水平的影响,并针对雷击输电线路不同部位的情况提出了合理的防雷保护措施：提高雷击塔顶时线路耐雷水平的主要措施有降低杆塔冲击接地电阻、增加绝缘子片数、架设双避雷线；提高绕击耐雷水平的主要措施有增加绝缘子片数、架设双避雷线；提高雷击避雷线档距中央时线路耐雷水平的主要措施有降低接地电阻、增加线路档距、架设双避雷线。最后通过自制火花放电实验装置对火花放电过程进行了模拟实验,分析了火花放电的分步发展过程及火花放电的实验现象,并通过对实验数据的统计分析,得出击距系数的拟合公式,但受到实验装置的限制,有待于在今后的实验中进一步改进。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 输电线路防雷保护研究现状
• 1.2.2 输电线路反击耐雷性能研究现状
• 1.2.3 输电线路绕击耐雷性能研究现状
• 1.2.4 输电线路防雷仿真分析研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 第2章 500kV输电线路耐雷水平的影响因素及其模型建立
• 2.1 输电线路雷电过电压产生原理,
• 2.1.1 输电线路雷电过电压概述
• 2.1.2 输电线路雷电过电压放电模型
• 2.2 500kV超高压输电线路耐雷水平的影响因素
• 2.2.1 雷电流波形对耐雷水平的影响
• 2.2.2 杆塔冲击接地电阻对耐雷水平的影响
• 2.2.3 绝缘子片数对耐雷水平的影响
• 2.2.4 避雷线架设方式对耐雷水平的影响
• 2.3 500kV超高压输电线路模型的建立
• 2.3.1 PSCAD/EMTDC仿真软件
• 2.3.2 雷电流模型
• 2.3.3 输电线路模型
• 2.3.4 线路杆塔模型
• 2.3.5 绝缘子串闪络模型
• 第3章 500kV输电线路雷击塔顶耐雷水平的研究
• 3.1 雷击塔顶过电压的产生原理
• 3.2 绝缘子串闪络电压的确定
• 3.3 雷击塔顶的仿真结果分析
• 3.3.1 杆塔冲击接地电阻对耐雷水平的影响
• 3.3.2 杆塔高度对耐雷水平的影响
• 3.3.3 绝缘子片数对耐雷水平的影响
• 3.3.4 线路档距对耐雷水平的影响
• 3.3.5 避雷线架设方式对耐雷水平的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 500kV输电线路雷击导线耐雷水平的研究
• 4.1 雷击导线过电压产生的原理
• 4.2 雷击导线耐雷水平仿真结果分析
• 4.2.1 杆塔冲击电阻对耐雷水平的影响
• 4.2.2 绝缘子片数对耐雷水平的影响
• 4.2.3 线路档距对耐雷水平的影响
• 4.2.4 避雷线架设方式对耐雷水平的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 雷击输电线路避雷线档距中央耐雷水平的影响
• 5.1 雷击避雷线档距中央过电压的产生原理
• 5.2 导-地间隙击穿电压的确定
• 5.3 雷击避雷线档距中央耐雷水平仿真结果分析
• 5.3.1 杆塔冲击电阻对耐雷水平的影响
• 5.3.2 线路档距对耐雷水平的影响
• 5.3.3 避雷线架设方式对耐雷水平的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 火花放电击距系数的实验研究
• 6.1 实验原理
• 6.2 火花放电实验平台的搭建
• 6.2.1 放电回路的设计
• 6.2.2 实验参数的设置
• 6.3 火花放电的实验分析
• 6.3.1 放电发展过程分析
• 6.3.2 击距系数实验结果分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果