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GIS变电站雷电过电压特性分析

作　者: 王君
导　师: 王葵
学　校: 山东大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 输电线路 暂态模型 雷击过电压 绝缘配合 EMTP-ATP
分类号: TM863
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


雷电冲击过电压是确定变电站绝缘水平主要因素。雷击过电压的水平很难通过实验观察,因此数值计算软件成为主要的分析工具,EMTP软件得到广泛应用。过电压计算是决定输电线路和变压器绝缘配合的主要依据,因此有必要精确计算雷击过电压的幅值及过电压波形。鉴于此,本文主要进行了以下几方面的研究工作：首先,本文深入地探讨了输电线路的三种仿真模型——π模型、常参数模型、Marti模型,并且对这三种模型在输电线路暂态计算的适用性进行了比较。π模型使用并联导纳矩阵和串联阻抗矩阵,它具有很好的稳定性,特短线路下它具有足够的精度,并且能够使用更小的求解步长。常参数模型的特点是电阻、电感、电容、电导等线路参数不会随频率的改变而发生变化。Marti模型考虑了高频时电阻的增大,在仿真中有着更强的阻尼作用。本文建议使用1MHz的π模型。其次,从理论上分析了电力系统输电线路和变电站的防雷保护。输电线路上的雷击过电压有直击雷过电压和感应雷过电压,其中直击雷过电压对电力系统产生更大的危害。变电站的雷击危害包括直击雷和雷电侵入波,其中雷电侵入波对变电站的破坏更应该重视。研究了雷击过电压下电气设备的绝缘配合即变电站中变压器绝缘水平和避雷器的保护水平的配合。最后,本文研究了电力系统中的各元件在雷电暂态中的模型,如输电线路,铁塔,绝缘子闪络,GIS母线,避雷器,变压器,电缆等的模型,给出了分析雷击过电压的EMTP仿真方法,对特高压,超高压电力系统的设计和绝缘配合提供了依据。本文以220kV的GIS变电站为研究算例,分析了雷击输电线路时,变压器端的过电压水平。本文讨论了部分雷电暂态模型的使用中的局限性和存在的问题,提出了更进一步研究的必要性。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 课题的背景与意义  11-12
  1.2 研究现状  12-15
  1.3 本论文的主要工作  15-17
第二章 线路模型  17-29
  2.1 架空传输线  17-18
  2.2 π模型  18-22
    2.2.1 串联阻抗  18-20
    2.2.2 并联电容  20-21
    2.2.3 分裂导线的等效  21
    2.2.4 理想三相换位线路  21-22
  2.3 常参数模型  22-23
  2.4 Marti模型  23-27
    2.4.1 特性阻抗  24-25
    2.4.2 传输函数  25
    2.4.3 波传播速度  25-27
  2.5 本章小结  27-29
第三章 电力系统防雷保护和绝缘配合  29-43
  3.1 输电线路的防雷保护  29-33
    3.1.1 输电线路感应雷过电压  29-30
    3.1.2 输电线路直击雷过电压  30-32
    3.1.3 输电线路的雷击跳闸率  32-33
  3.2 变电站的防雷保护  33-38
    3.2.1 直击雷过电压的防护  33-35
    3.2.2 侵入波过电压的防护  35
    3.2.3 变电站进线段保护  35-36
    3.2.4 变电站防雷的几个具体问题  36-37
    3.2.5 GIS变电站的防雷保护  37-38
  3.3 绝缘配合  38-41
    3.3.1 绝缘配合基本原则  38-39
    3.3.2 绝缘配合方法  39-40
    3.3.3 雷击过电压下的绝缘配合  40-41
  3.4 本章小结  41-43
第四章 雷电仿真电力系统各元件模型  43-51
  4.1 系统结构  43
  4.2 雷电模型  43-45
    4.2.1 雷闪放电等值电路  43-44
    4.2.2 雷电模型和波阻抗  44-45
  4.3 线路各元件模型  45-47
    4.3.1 电源  45
    4.3.2 铁塔模型  45-46
    4.3.3 输电线路模型  46-47
    4.3.4 绝缘子闪络模型  47
    4.3.5 电晕  47
  4.4 变电站各元件模型  47-49
    4.4.1 GIS(Gas Insulated Substation)母线和电缆  47-48
    4.4.2 变压器  48-49
  4.5 防雷装置模型  49-50
    4.5.1 避雷器模型  49
    4.5.2 接地电阻  49-50
    4.5.3 接地网  50
  4.6 本章小结  50-51
第五章 GIS变电站雷电过电压仿真  51-61
  5.1 仿真系统描述  51-53
    5.1.1 架空线路和绝缘子  51-52
    5.1.2 GIS母线和变压器  52
    5.1.3 避雷器和雷电  52-53
  5.2 仿真案例  53-58
    5.2.1 案例一  53-55
    5.2.2 案例二  55-57
    5.2.3 案例三  57-58
  5.3 结论  58-61
第六章 总结  61-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
攻读学位期间参加的科研工作  68-69
学位论文评阅及答辩情况表  69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 过电压及其防护 > 大气过电压及其防护
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