超高压输电线路遭雷击时的瞬态特性分析及其应用

论文摘要

本文结合河北省自然科学基金项目“超高压输电线路遭雷击时的瞬态特性研究”(项目编号:E2005000561),重点研究了输电线路遭雷击时不同类型杆塔不同位置处的冲击阻抗值,以及输电线路的雷击仿真模型。主要研究成果如下:对目前常用的杆塔冲击阻抗计算模型和方法进行了一定的总结,并对部分方法进行了简单分析;采用CDEGS软件包中的HIFREQ对杆塔模型进行了电磁场仿真,计算了几种典型的杆塔模型不同位置的冲击阻抗;通过使用多导体传输线的时域有限差分法(FDTD)对输电线路进行建模,计算了雷击时杆塔不同部位的电压变化状况,为分析其是否会发生绝缘子闪络情况提供判据;对实际的杆塔缩比模型进行了试验研究,计算和分析了在接有接地网时杆塔的冲击阻抗特性;结合输电线路遭雷击时绕击跳闸率分析的电气几何模型,对绕击跳闸率的计算方法进行改进,计算了不同保护角和地面倾角情况下输电线路的绕击跳闸率。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 集中电感模型
• 1.2.2 单一波阻抗模型
• 1.2.3 多波阻抗模型
• 1.2.4 测量法计算杆塔阻抗
• 1.2.5 我国目前计算高杆塔波阻抗采用的计算方法
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 杆塔波阻抗计算模型的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 雷电回击
• 2.3 杆塔波阻抗理论模型
• 2.3.1 杆塔波阻抗计算的理论基础
• 2.3.2 杆塔波阻抗的理论模型
• 2.4 多导体传输线模型及方程
• 2.4.1 多导体传输线模型
• 2.4.2 多导体传输线方程
• 2.5 多导体传输线的频域解法
• 2.5.1 模变换
• 2.5.2 多导体传输线方程的解
• 2.6 时域有限差分法
• 2.6.1 时域有限差分法基本原理
• 2.6.2 时域有限差分法的输电线路相关处理方法
• 2.7 本章小结
• 第三章 杆塔冲击阻抗的建模计算和测试
• 3.1 基于 HIFREQ 的实际杆塔模型计算
• 3.1.1 HIFREQ 简介
• 3.1.2 HIFREQ 的计算方法和建模计算
• 3.2 双回塔雷击特性分析
• 3.2.1 双回塔冲击阻抗计算
• 3.2.2 理论计算和软件建模计算比较分析
• 3.2.3 FDTD 法的有效性验证
• 3.3 DCJ 塔雷击特性分析
• 3.3.1 DCJ 塔冲击阻抗计算
• 3.3.2 理论计算和软件建模计算比较分析
• 3.3.3 DCJ 塔雷击电位响应分析
• 3.4 实验内容
• 3.5 主要实验设备
• 3.6 实验测量
• 3.6.1 酒杯塔冲击阻抗的测量——方案一
• 3.6.2 猫头塔冲击阻抗的测量——方案二
• 3.6.3 雷击浪涌发生器接无限远时酒杯塔冲击阻抗的测量——方案三
• 3.6.4 雷击浪涌发生器接无限远时猫头塔冲击阻抗的测量——方案四
• 3.7 结论
• 第四章 输电线路雷电绕击仿真模型
• 4.1 雷电绕击仿真模型
• 4.1.1 绕击仿真的物理模型
• 4.1.2 电气几何模型
• 4.1.2.1 电气几何模型基本原理
• 4.1.2.2 击距公式
• 4.1.2.3 击距系数
• 4.2 绕击率和绕击跳闸率的计算
• 4.3 各因素对雷电绕击跳闸率的影响
• 4.3.1 避雷线保护角的影响
• 4.3.2 地面倾角的影响
• 4.3.3 我国现行规程对绕击跳闸率的计算
• 4.4 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况