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配网架空线雷电感应过电压计算及闪络概率研究

作　者: 翟绍思
导　师: 梁贵书；靳伟
学　校: 华北电力大学
专　业: 电气工程
关键词: 配网架空线雷电感应过电压时域有限差分法闪络概率
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 104次
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内容摘要

雷电感应过电压是配网线路发生绝缘闪络的主要原因,其降低了供电可靠性,给人们生产与生活带来了严重影响,因此,实现雷电感应过电压的计算、预测架空线路的闪络概率并对雷电感应过电压防护措施进行研究具有重要的工程价值和实际意义。本文首先介绍了雷电感应过电压的产生机理,雷电感应过电压对输电线路的耐压水平等的重要性,并对雷电回击模型进行了阐述和总结。本文将雷电视为垂直于大地表面的电流通道,基于电磁场理论,利用雷电感应电磁场的近似计算公式,完成了考虑有损大地情况下的雷电感应电磁场的求解;并以所求电磁场为激励,结合Agrawal场线耦合模型,基于时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)推导了改进电报方程的时域递推差分形式,编写相应的计算程序,实现了配网架空线路的雷电感应过电压计算。通过对一段典型架空线路进行计算并与现有文献结果比较,验证了程序的正确性。利用所编写的计算程序,讨论了大地电阻率对雷电感应过电压的影响,得到了在雷电感应过电压计算中必须计及大地损耗的结论。此外,还探讨了配网线路雷电感应过电压闪络概率的计算方法,并讨论了避雷线的架设对线路闪络概率的影响,说明了在线路上方架设避雷线不仅可以减少直击雷害而且还可以有效降低感应雷导致的线路闪络,提高供电可靠性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题研究的目的和意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-11
    1.2.1 雷电回击模型及放电通道模型  9-10
    1.2.2 雷电通道周围电磁场的计算  10
    1.2.3 雷电通道周围电磁场与传输线的耦合模型  10-11
    1.2.4 架空线路感应雷过电压计算  11
  1.3 本文完成的主要工作  11-13
第2章地闪雷电放电过程及雷电参数  13-22
  2.1 地闪雷电放电物理过程  13-15
  2.2 雷电参数  15-18
    2.2.1 雷电流的波形及频率特征  15-17
    2.2.2 雷电流的幅值  17-18
    2.2.3 雷电空间分布  18
  2.3 雷电回击的数学模型  18-22
第3章地闪雷电感应电磁场计算  22-32
  3.1 假设大地为完纯导体情况下的雷电感应电磁场计算  22-24
  3.2 考虑有损大地情况下的雷电感应电磁场计算  24-31
    3.2.1 基本假设  25
    3.2.2 由回击电荷感应的水平电场分量  25-26
    3.2.3 在地球表面感应的水平电场  26-28
    3.2.4 回击电流感应的水平电场分量  28-29
    3.2.5 合成水平电场  29-31
  3.3 本章小结  31-32
第4章架空传输线的雷电感应过电压计算  32-46
  4.1 场线耦合模型  32-36
    4.1.1 传输线理论  32
    4.1.2 Agrawal 模型  32-33
    4.1.3 Taylor 模型  33-34
    4.1.4 Rachidi 模型  34-35
    4.1.5 考虑大地回路阻抗的场线耦合模型  35-36
  4.2 场线耦合模型的时域求解  36-40
    4.2.1 单导体传输线Agrawal 耦合模型的时域形式  36-37
    4.2.2 多导体传输线Agrawal 耦合模型的时域形式  37
    4.2.3 时域有限差分法  37
    4.2.4 时域有限差分法求解场线耦合方程  37-40
  4.3 架空传输线雷电感应过电压算法验证  40-42
  4.4 架空传输线雷电感应过电压特性分析和闪络概率研究  42-46
    4.4.1 大地电导率、架空地线对雷电过电压的影响  42-44
    4.4.2 架空传输线雷电感应过电压闪络概率研究  44-46
第5章结论与展望  46-47
  5.1 结论  46
  5.2 展望  46-47
参考文献  47-50
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  50-51
致谢  51-52
作者简介  52-53
详细摘要  53-72

配网架空线雷电感应过电压计算及闪络概率研究

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