山区高压输电线路雷击规律及对策研究

论文摘要

在电力系统输配电事故和障碍中,大约有一半是由于雷击引起的。随着输电线路电压等级的提高和大规模的跨省、跨地区输电线路的投入运行,雷击跳闸已经成为输电线路,特别是山区输电线路跳闸的最主要原因,对系统所造成的破坏和影响也越来越严重,如何减少输电线路的雷害事故成为电力系统安全稳定运行的一项重要课题。本文通过对雷电放电过程的研究,对雷击选择性的机理进行了全面的分析,着重考虑土壤电阻率、接地电阻、空气中的背景离子、地面上接地金属体高度等因素对雷击选择性的影响。在分析线路的反击耐雷性能时建立了杆塔的分布参数计算模型,此模型可以真实地反映雷电流在杆塔上的传播过程,并用相交法作为绝缘闪络判据,以110kV输电线路为例,利用ATP-EMTP电磁暂态程序计算反击跳闸率。考虑杆塔的引雷作用下,对沿输电线路档距方向绕击概率的分布情况作了分析,同时还就在杆塔上安装侧向、横向避雷针或垂直避雷针后对输电线路防雷性能的影响做了分析,认为在杆塔上安装这三种避雷针均不能提高对输电导线的保护范围,不足以作为输电线路防雷改造的主要措施。对山区输电线路的电气几何计算模型进行了改进,计算分析了不同地面倾角下处于平原地区和山区爬坡地形杆塔的安全区距离和危险区距离。通过对山区高压输电线路的耐雷性能的分析研究,结合国内外多年运行经验,对影响山区高压输电线路绕击、反击耐雷性能的各种因素进行了综合分析,并提出相关线路防雷的建议和措施,供线路防雷设计时参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 输电线路的防雷保护发展
• 1.2.2 耐雷性能的计算方法
• 1.2.3 绝缘闪络的判据
• 1.3 存在的主要问题
• 1.4 本论文主要的研究内容
• 第二章 输电路线雷击选择性的机理研究
• 2.1 雷电放电过程
• 2.2 雷击过电压的产生机理
• 2.3 雷击过电压的相关电气参数
• 2.3.1 雷电流的幅值
• 2.3.2 地面落雷密度和输电线路落雷密度
• 2.3.3 雷电日与雷电小时
• 2.4 雷击选择性的机理研究
• 2.4.1 不同土壤电阻率对雷击选择性的影响
• 2.4.2 接地电阻对雷击选择性的影响
• 2.4.3 背景离子对雷击选择性的影响
• 2.4.4 地面上接地金属体高度对雷击选择性的影响
• 2.5 小结
• 第三章 输电线路反击耐雷性能的计算方法及其应用
• 3.1 反击耐雷性能的计算方法分析
• 3.1.1 解析法
• 3.1.2 蒙特卡洛法
• 3.1.3 行波法
• 3.1.4 EMTP-ATP软件介绍
• 3.2 反击耐雷性能的计算参数
• 3.3 杆塔模型
• 3.3.1 单根均匀无损线的暂态等值电路
• 3.3.2 电感的等值计算电路
• 3.3.3 电容的等值计算电路
• 3.4 反击耐雷性能的计算及分析
• 3.5 小结
• 第四章 输电线路绕击耐雷性能的计算方法及其应用
• 4.1 雷击绕击耐雷性能的计算方法分析
• 4.1.1 规程法
• 4.1.2 电气几何模型法
• 4.2 杆塔附近电气几何模型分析
• 4.2.1 杆塔引雷机理分析
• 4.2.2 考虑塔顶避雷针引雷作用的绕击模型分析
• 4.3 杆塔上安装避雷针对输电线路防雷性能的影响分析
• 4.3.1 安装侧向避雷针
• 4.3.2 安装横向避雷针
• 4.3.3 安装垂直避雷针
• 4.4 小结
• 第五章 山区输电线路杆塔附近电气几何模型的研究
• 5.1 引言
• 5.2 山区输电线路杆塔附近的电气几何模型
• 5.3 导线安全区和危险区的计算分析
• 5.3.1 平原地区
• 5.3.2 山区爬坡地形的上坡方向
• 5.3.3 山区爬坡地形的下坡方向
• 5.4 地面倾角对区域距离的影响分析
• 5.5 小结
• 第六章 山区输电线路耐雷性能影响因素的研究
• 6.1 影响山区输电线路反击耐雷性能的因素
• 6.1.1 杆塔接地电阻
• 6.1.2 杆塔绝缘子片数
• 6.1.3 杆塔高度
• 6.1.4 避雷线根数
• 6.1.5 杆塔波阻抗
• 6.2 影响山区输电线路绕击耐雷性能的因素
• 6.2.1 地面倾角
• 6.2.2 杆塔高度
• 6.2.3 风速影响
• 6.2.4 击距系数
• 6.3 山区输电线路综合防雷保护措施
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录