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计及冲击电晕的500kV变电站雷电过电压计算及防雷措施研究

作　者: 隋东硼
导　师: 卢芸
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 冲击电晕雷电过电压耦合系数避雷器气体绝缘输电线路
分类号: TM863
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，我国电力工业得以高速发展，输电线路的工作电压也越来越高，而与之相应的，杆塔的高度也在不断增加，这就加大了输电线路截获雷电的可能性。由雷击引起的雷电过电压是造成输电线路跳闸及变电站发生雷害事故的主要原因之一，因此有必要对输电线路及变电站所承受的雷电过电压进行研究。当线路发生冲击电晕时，电晕对线路以及变电站内设备上的过电压幅值有很大的影响，所以冲击电晕模型的准确建立显得尤为重要。针对现有数值仿真计算中所建立的冲击电晕模型的不足，本文首先根据冲击电晕的伏库特性曲线，通过对雷击输电线路后线路周围电场分布的分析，提出了单相的冲击电晕模型。由于线路起晕后导线之间耦合系数会发生变化，所以在单相冲击电晕模型的基础上，本文进一步建立了既考虑相间耦合又考虑回间耦合的冲击电晕暂态模型。文中利用所建的冲击电晕模型对220kV输电线路上传播的雷电过电压进行仿真，并将仿真结果与实验结果进行比较分析，证明了所建模型的准确性。然后，本文结合国内某500kV GIS变电站，分别研究了冲击电晕、杆塔接地电阻、波速减小对沿输电线路传播的雷电过电压波的影响。研究结果表明：冲击电晕一旦发生，线路上传播的过电压波会发生明显的衰减；随着杆塔接地电阻的不断增大，输电线路上的雷电过电压有增大趋势；而波速减小将导致雷电过电压升高。最后，本文研究了运行方式对变电站内设备（主要是变压器）上雷电过电压的影响，并通过计算站内各设备上雷电过电压大小分析了主变压器与GIS之间采用气体绝缘输电线路（GIL）连接时对防雷保护的影响。针对雷电过电压幅值最大的运行方式，文中校核了变电站避雷器的初始配置，并就其初始配置的不足，提出合理的保护方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-17
    1.2.1 雷电过电压的研究现状  12-14
    1.2.2 冲击电晕模型的研究现状  14-17
  1.3 本文研究内容  17-18
第二章雷电过电压产生原理及仿真模型建立  18-31
  2.1 雷电过电压的产生原理  18-19
  2.2 雷电模型  19-22
    2.2.1 雷电放电的计算模型和等值电路  19-20
    2.2.2 雷电流的幅值  20-21
    2.2.3 雷电流的计算波形  21-22
  2.3 贝杰龙等效电路的建立  22-27
    2.3.1 集中参数电感的等值计算电路  22-24
    2.3.2 集中参数电容的计算电路  24-25
    2.3.3 集中参数电阻的计算电路  25-26
    2.3.4 均匀无损导线的计算电路  26-27
  2.4 杆塔模型  27-29
  2.5 避雷器模型  29-30
  2.6 其他电气设备的模型  30-31
第三章冲击电晕模型的研究  31-45
  3.1 单相冲击电晕模型的建立  31-34
    3.1.1 冲击电晕的伏库特性曲线  31-32
    3.1.2 冲击电晕的起始电场  32-33
    3.1.3 单相冲击电晕模型  33-34
  3.2 三相双回线冲击电晕模型的建立  34-41
    3.2.1 计及大地的输电线路等值电容数值计算  34-35
    3.2.2 三相双回线冲击电晕模型的建立  35-38
    3.2.3 验证所建模型  38-39
    3.2.4 所建模型不足及解决方案  39-41
  3.3 输电线路雷电过电压的影响因素  41-45
    3.3.1 冲击电晕的影响  41-42
    3.3.2 波速的影响  42-43
    3.3.3 杆塔接地电阻的影响  43-45
第四章 GIS 雷电过电压计算及防雷措施研究  45-56
  4.1 GIS 雷电过电压计算  45-46
    4.1.1 相关计算参数  45
    4.1.2 电气设备的基本冲击耐压水平  45-46
  4.2 变电站雷电过电压影响因素研究  46-52
    4.2.1 运行方式对 GIS 雷电过电压的影响  46-49
    4.2.2 雷击点对 GIS 雷电过电压的影响  49-51
    4.2.3 主变压器与 GIS 的连接方案研究  51-52
  4.3 变电站防雷措施研究  52-56
第五章结论  56-58
参考文献  58-61
在学研究成果  61-62
致谢  62

计及冲击电晕的500kV变电站雷电过电压计算及防雷措施研究

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