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在运架空输电线路雷害综合治理方案研究

作　者: 林峰
导　师: 林韩；温步瀛
学　校: 福州大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 架空输电线路雷击蒙特卡罗法地理信息系统防雷措施
分类号: TM863
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

雷电被称为十大自然灾害之一。雷害又是造成输电线路故障的主要原因。架空输电线路防雷一直是电力部门的重点和难点。本文探索了在运架空输电线路雷害的相关规律,并提出了一种基于地理信息系统(GIS)的雷害综合治理方案。随着电压等级的升高,由雷电绕击引起的线路跳闸事故所占比例越来越大。为了准确评价线路绕击耐雷性能,本文第二章提出一种基于蒙特卡罗法计算输电线路绕击跳闸率的算法。还用该算法分析了地面倾角大小、保护角大小、线路跨越山谷的深度以及地面倾角与保护角的综合因素对输电线路绕击跳闸率的影响。结果表明,此算法确信度较高、计算的时间快、分析能力强。微地形是影响雷击跳闸的一个重要且复杂的因素。本文第三章基于GIS及Excel软件对微地形因素影响雷击输电线路的规律进行了探索。在介绍基于GIS输电线路及雷击信息文件形成的基础上,根据电力公司积累的输电线路实际雷击基础数据,将输电线路雷击点与GIS中的地形地貌相结合进行分析。文内得出110kV、220kV、500kV电压等级输电线路雷击故障相位与输电线路暴露面的相关性规律,并探索发现了包括杆塔位于高山山顶、输电线路大跨越河流或山谷、沿山脊走向、处于迎风坡上、经过水域边等微地形因素影响雷击选择性的特点。研究表明：此统计分析方法具有直观、形象的特点,研究结果可对输电线路路径设计及防雷措施的选择提供参考。绕击与反击判断得准确,进行输电线路雷害治理才能做到“有的放矢”。本文第四章分别就考虑微地形因素与否,提出了各电压等级统计分析绕击与反击比率两种方法。这两种方法从不同侧面,探讨了各电压等级的绕击与反击比率对综合防雷措施的提出提供了参考本文第五章通过对各防雷措施的再研究,结合各电压等级输电线路的绕击或反击的防范重点,考虑微地形因素以及防雷措施的可靠性和经济性,基于GIS平台提出了一种输电线路雷害综合治理的方案。并结合500kV、220kV及]]0kV各电压等级架空输电线路进行实例分析。研究表明此方案直观,形象且.易于对防雷措施进行管理,对实际防雷工程有参考价值。文章最后对全文进行总结,分别指出文章的创新点及提出对输电线路防雷的展望。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章引言  9-22
  1.1 课题研究意义  9-10
  1.2 课题相关背景  10-20
    1.2.1 福建省雷电活动情况  10-11
    1.2.2 福建省雷击跳闸情况  11-12
    1.2.3 输电线路防雷发展  12
    1.2.4 输电线路耐雷性能的分析计算  12-17
    1.2.5 雷电探索新技术  17-20
  1.3 在运输电线路防雷存在的问题  20
  1.4. 本论文的主要内容  20-22
第二章基于蒙特卡罗法绕击跳闸率的计算与分析  22-37
  2.1 概述  22
  2.2 蒙特卡罗法计算绕击跳闸率的原理  22-24
  2.3 基于电气几何模型的绕击判据模型  24-28
    2.3.1 电气几何模型的基本原理  24-25
    2.3.2 改进的电气几何模型的具体介绍  25
    2.3.3 某电流幅值,某先导位置的绕击判据  25-28
    2.3.4 相关参数的计算  28
  2.4 基于蒙特卡罗法的绕击跳闸率计算模型  28-30
    2.4.1 随机数矩阵的形成  29
    2.4.2 程序流程图  29-30
  2.5 算例分析比较  30-33
    2.5.1 选取典型输电线路  30-31
    2.5.2 典型线路杆塔下输电线路绕击跳闸率的计算  31-33
  2.6 各因素对绕击跳闸率的影响分析  33-36
    2.6.1 地面倾角大小对绕击跳闸率的影响  34-35
    2.6.2 保护角大小对绕击跳闸率的影响  35
    2.6.3 跨越的山谷离地深度对绕击跳闸率的影响  35
    2.6.4 地面倾角与保护角对绕击跳闸率的综合影响  35-36
  2.7 本章小结  36-37
    2.7.1 算法的确信度较高  36
    2.7.2 算法的计算速度快  36
    2.7.3 算法分析能力强  36-37
第三章统计分析输电线路雷害与微地形关系的新方法  37-51
  3.1 概述  37-38
  3.2 统计分析输电线路雷害与微地形关系的基本思路  38-39
  3.3 基于GIS输电线路及雷击信息KML文件的形成  39-42
    3.3.1 KML介绍  39
    3.3.2 由Excel文件转换成KML文件的应用程序的开发  39-42
  3.4 输电线路暴露面与雷击故障相位的相关性分析  42-45
    3.4.1 输电线路暴露面与雷击故障相位相关性分类典型图  42-43
    3.4.2 输电线路暴露面与雷击故障相位相关性统计表  43-44
    3.4.3 输电线路暴露面与雷击故障相位相关性分析  44-45
  3.5 输电线路微地形因素对雷击选择性的影响分析  45-50
    3.5.1 雷击杆塔所处的地理位置的统计分析  45-46
    3.5.2 对110kV、220kV以及500kV电压等级的输电线路逐条进行分析  46-48
    3.5.3 对110kV、220kV以及500kV电压等级的输电线路遭受雷击密集的区域进行分析  48-50
  3.6 本章小结  50-51
第四章统计分析输电线路雷电绕击与反击比率  51-56
  4.1 概述  51
  4.2 雷电绕击与反击的原理  51-52
  4.3 雷击基础数据  52-53
  4.4 不考虑微地形因素统计分析雷电绕击与反击比率的简易方法  53-54
  4.5 考虑微地形因素统计分析雷电绕击与反击比率的简易方法  54-55
  4.6 本章小结  55-56
第五章基于GIS平台对在运架空输电线路雷害综合治理方案的研究  56-81
  5.1 概述  56
  5.2 基于GIS雷击措施文件的形成  56-58
    5.2.1 用图标表示的防雷措施信息KML文件的形成  56-58
    5.2.2 用三维模型表示的防雷措施信息KML文件的形成  58
  5.3 输电线路雷害事故的发展及相应的防雷措施  58-60
  5.4 雷害综合治理方案  60-68
    5.4.1 主要思路  60-61
    5.4.2 第一道防线的构建  61-64
    5.4.3 第二道防线的构建  64-67
    5.4.4 防雷措施经济性比较  67-68
  5.5 实例研究  68-78
    5.5.1 500kV某线路简介  68-69
    5.5.2 500kV某线路防雷方案  69-72
    5.5.3 220kV某线路简介  72
    5.5.4 220kV某线路防雷方案  72-76
    5.5.5 110kV某线路简介  76-77
    5.5.6 110kV某线路防雷方案  77-78
  5.6 综合防雷方案效果分析  78-79
  5.7 防雷措施的管理  79-80
  5.8 本章小结  80-81
结论  81-84
  一、论文主要创新点  81-82
  二、对线路防雷工作的展望  82-84
参考文献  84-89
致谢  89-90
附录  90-115
  附录1 输电线路部分雷击痕迹图  90-91
  附录2 输电线路杆塔部分典型图  91-92
  附录3 绕击跳闸率计算分析部分源程序  92-97
  附录4 用DELPHI 7开发EXCELTOKML软件的界面及相应源程序  97-108
  附录5 雷击基础数据表  108-114
  附录6 防绕击侧针及带串联间隙线路避雷器安装图  114-115
个人简介  115
在学期间参与的研究课题  115
攻读硕士期间发表或录用的论文  115

在运架空输电线路雷害综合治理方案研究

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