电力线路雷电感应过电压的时域积分方程法分析

论文摘要

占雷击率90%的感应雷是造成低压输电线路雷害故障次数和线路跳闸率明显增加,高压输电线路绝缘老化的重要原因。并且感应雷电波沿线路的传播分布会严重影响电能质量及二次设备的正常运行。架空输电线路的雷电感应过电压计算是电力线路绝缘设计、采取防雷保护措施的基础计算。本文首先采用时域近似公式计算方法计算了雷击在空间某点处感应的水平电场:对雷击模型做了基本假设与建模,推导了梯形波在空间某点处感应产生的水平电场的两个分量,叠加得到水平电场,任意电流波形在空间某点感应产生的水平电场用梯形波进行拟合得到。推导过程中考虑了土壤电导率对水平电场的影响,还分析了影响雷电流周围水平电场的因素。建立雷电水平电场与单根细线导体耦合的时域积分方程,计算得到的雷击在空间某点处感应的水平电场值,可作为入射场的值代入推导得到的时域积分方程中。建立的时域积分方程应用矩量法的思想进行空间和时间离散,得到的线性方程组应用时间步进算法进行求解。在此过程中,本文讨论了基函数权函数选取的原则,及改善时间步进算法后时稳定性的一些方法。讨论了大地影响及带负载情况下对方程的改造方法,最后采用上述方法对单根及三相架空输电线路带负载情况下的感应过电压进行了一些算例计算,结果显示,与相关文献的结果吻合的很好,证明了方法的可行性。另外,针对工作的不足提出了下一步工作重点与展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 雷电通道的数学模型
• 1.2.2 场线耦合模型及其求解方法
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 近似计算公式计算雷电水平电场
• 2.1 基本假设及由回击电荷产生的水平电场分量
• 2.1.1 基本假设
• q'>2.1.2 由回击电荷产生的水平电场分量E_q
• i'>2.2 由回击电流感应的水平电场分量 E_i
• 2.3 水平电场计算
• 2.3.1 近距离水平电场
• 2.3.2 远距离水平电场
• 2.3.3 任意雷电流产生的水平电场
• 2.4 雷电流周围水平电场计算分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 时域积分方程法求解感应雷过电压
• 3.1 时域积分方程的建立
• 3.1.1 基函数与权函数选取原则
• 3.1.2 时域积分方程的离散与求解
• 3.3 对计算后时不稳定性的改进方法
• 3.4 两端悬空线路感应雷过电压
• 3.5 本章小结
• 第4章 三相输电线路的雷电感应过电压
• 4.1 大地的影响
• 4.2 端接负载情况
• 4.3 算例分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论及展望
• 参考文献
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况
• 致谢
• 详细摘要