【摘要】：架空输电线路是电网的重要组成部分,而雷击是造成输电线路故障的主要原因,对电网的安全可靠运行带来威胁。雷电过电压可能造成绝缘子闪络、跳闸等线路故障,尤其在路途险恶的山区,给线路巡查和检修工作带来极大困难;雷电侵入波还可能损坏变电站内的电气设备,带来更严重的设备事故。雷电波沿线路传播时将出现衰减和变形现象,而冲击电晕是导致其波形畸变的主要原因。在进行线路和变电站的防雷设计时,若不考虑冲击电晕的畸变作用,将因绝缘水平要求过高而提高设备成本。因此,研究雷电波的传播特性对于绝缘水平的设定与绝缘配合的改善十分必要。本文从电晕放电的发展过程着手,考虑空间电荷的电离、迁移、复合、附着、扩散等物理过程,改进了雷电波作用下电晕放电的二维混合数值计算模型,采用由优化模拟电荷法求解人工边界标称电场,由有限元法求解泊松方程和由有限体积法求解电子、正负离子连续性方程的计算方式,分析电晕放电过程中空间电荷对导线周围空间电场的畸变作用、导线表面的电晕电流特性,以及空间电荷对雷电波电荷损失的影响。基于对模型计算结果与电晕放电过程中电荷的产生与迁移过程的分析,本文建立了由若干电容、电阻支路与非线性电导支路并联组成的冲击电晕等值电路模型,并结合伏库特性,计算得出了模型参数。通过对雷电波传播过程中电荷产生与耗散的分析,结合电晕等值电路模型,本文建立了雷电波作用下输电线路的集中参数电路模型,并基于该线路模型提出了一种架空输电线路雷电波传播特性的分析方法,即将雷电波的传播过程等效为空间上电压瞬时值的衰减与时间上波形的延迟两部分的叠加,运用该方法分析了雷电波传播过程中的畸变规律,以及雷电波极性、波头时间和导线参数等对雷电波传播过程的影响。同时,该分析方法的有效性通过与文献中的试验波形对比得到了证实。

【学位授予单位】：重庆大学
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM863

【摘要】：随着超／特高压电网的快速发展,输电线路的高度、传输容量及传输距离都在不断的提高。输电线路经常遭受各种雷电过电压的侵袭,引发停电事故,雷击故障已经成为影响输电线路安全运行的第一因素,为了更经济合理地制定防雷措施以防止雷害事故发生,深入研究输电线路雷击事故的性质,准确评价输电线路上的雷电过电压性能就显得极为重要。通过模拟雷电过电压波在超高压交流输电线路中的传播过程,找到雷电过电压的影响因素,探索其特性规律,具有非常重要的理论意义和工程应用价值。 本文根据雷电过电压的发生机理和500kV超高压交流输电线路的实际情况,利用电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC搭建了包括雷电流模型、线路杆塔模型、绝缘子闪络模型以及输电线路模型等在内的输电线路雷击模型,模型考虑了冲击电晕和工频电压等因素带来的影响,更能真实地模拟输电线路上的雷电过电压情况。基于搭建的仿真模型对输电线路反击、绕击和雷击未造成故障时产生的雷电过电压暂态特征进行了仿真分析,发现了雷击塔顶和导线时绝缘子两端过电压波形的主要物理特征以及塔顶和三相导线、避雷线上的过电压特征,并确定了雷电过电压波及输电线路的范围,对比了考虑冲击电晕前后雷电过电压的变化。 利用PSCAD/EMTDC软件仿真研究了雷电流波形与幅值、避雷线布置方式、杆塔塔型、导线布置方式(包括导线排列方式、导线分裂数)、接地电阻等因素变化时,塔顶或导线上雷电过电压的特点及其参数关系,找到了影响超高压交流输电线路反击和绕击过电压的关键因素。结果表明：雷电流幅值与波形、杆塔塔型、接地电阻对输电线路的反击过电压有着较大的影响；而雷电流幅值与波形、避雷线布置方式、导线分裂根数对输电线路的绕击过电压有较大的影响。本文的研究结果为输电线路雷电过电压研究奠定了一定的理论基础,对现有输电线路雷电防护水平的提高和新建线路的防雷设计提供了参考。

【学位授予单位】：西南交通大学
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM863