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110kv 输电线路耐雷水平影响的探究

作者:论文发表网 更新时间:2019-01-07 19:16:48
19.1K 一、引言
随着我国电力行业的飞速发展,作为电力系统最关键部分的输电
线路也进入飞速发展的阶段。但是架空输电线路在工作过程中,常常
遭受雷击事故,从而严重影响电力系统中电能的安全输送和电能质量,
影响电力系统的安全可靠性,所以我们需要探究架空输电线路的耐雷
水平,不断提高输电线路的耐雷水平,提高输电线路的防雷措施,确
保电力网络的安全可靠运行。
二、雷电对输电线路的危害
在整个电力系统中,可以说输电线路是脉络,是各个变电站和发
电厂之间相互联系的纽带,因此电力行业要想迅速发展,电力系统稳
定运行,必须先保证输电线路的安全可靠性。尤其是在我国这个受亚
热带季风气候影响的地方,夏季雷雨频繁发生,各个电压等级的输电
线路都会不同程度的遭受雷电的袭击,从而破坏电力系统的正常运行,
因此雷击事故成为电力系统中主要的电网故障之一。所以研究输电线
路的耐雷水平,提高输电线路的防雷措施成为了电力系统中一个比较
重要的问题。
三、基于 ATP-EMTP 的 110kV 架空输电线路模型的搭建
ATP-EMTP 是电力行业进行电磁暂态研究与分析、计算电机相关
原理最常用的一款数字仿真软件。该软件可以仿真任何结构的电力网
络和相应的控制模块,具有强大的扩展能力,对于输电系统中发生的
各种电磁暂态过程均可仿真实现,而作为图形界面,使得用户可以在
一个方便的图形环境下构造仿真模型。
1、输电线路杆模型
本文仿真选择架空输电线路 110kv 变电站的进线为例,分别选择
110JG2—15 干型转角杆塔、110ZM—21 猫型直线杆塔和 Z+3—B23
—400 门型拔梢水泥杆塔三种杆塔,在仿真计算中铁杆塔电感取 0.5
μH/m、水泥杆塔电感 0.84 μH/m。
2、绝缘子串的闪络模型
目前比较通用的绝缘子串闪络时刻的确定方法:绝缘子串上过电
压较高时,绝缘子串的伏秒特性曲线与绝缘子串上电压曲线相交,相
应时刻即为闪络时刻。
在工程计算中,研究绝缘子串的闪络情况,通常采用绝缘子串的
50%放电电压和绝缘子串的伏秒特性定义法来判断绝缘子串是否发生
闪络。本仿真利用 ATP-EMTP 中的闪络开关模型来模拟绝缘子串的闪
络过程,其判断闪络流程。
四、输电线路耐雷水平仿真分析
1、绝缘串对输电线路耐雷水平的影响
在对输电线路的耐雷水平的研究过程,首先在输电线路中采用不
同的绝缘子串,线路仿真中选择接地电阻为 5Ω,然后使雷电流逐渐
增大,增加到输电线路中的绝缘子串发生闪络为止。得到三种绝缘子
串闪络时电流的波形,将三种闪络电流的波形绘制在一张图内,如图
1 所示
图 1 三种绝缘子串闪络时对应的雷电流波形
(注:红色代表 8 片 FC—100P/146 型绝缘子串闪络时对应的雷电
流峰值;绿色代表 9 片 FC—100P/146 型绝缘子串闪络时对应的雷电流
峰值;蓝色代表 FXBW(N)—140/100 型合成绝缘子串闪络时对应的
雷电流峰值。)
所以,可以得出如下结论:采用 9 片 FC—100P/146 型绝缘子串
时输电线路的耐雷水平最高,其次是采用 8 片 FC—100P/146 型绝缘
子串的耐雷水平,而采用 FXBW(N)—140/100 型合成绝缘子串时输
电线路的耐雷水平是最低的。所以说在我们以后的设计过程中,在考
虑满足经济性的前提下,架空输电线路防护装置尽量选取片数比较多
的 FC—100P/146 型绝缘子串,来提高电力系统中架空输电线路的耐
雷水平。
2、接地电阻的大小对输电线路耐雷水平的影响
输电线路杆塔接地电阻越大,雷击杆塔顶时造成雷击区域线路绝
缘子串的电位差越大,线路的耐雷水平会下降。在仿真中杆塔接地电
阻 Rjd 分别选择 5Ω、10Ω、15Ω进行仿真计算,
 
图 2-1 不同接地电阻在杆塔中间电压波形
图 2-2 不同接地电阻在输电线路电压波形
(注:红色代表接地电阻为 5Ω;绿色代表接地电阻为 10Ω;蓝
色代表接地电阻为 15Ω)
不同接地电阻下杆塔中间的电压波形如图 2-1 所示,输电线路上
的电压波形如图 5-2 所示,并由此可得出表 1 不同接地电阻时的电压
波形的峰值。
表 1 不同接地电阻时的电压波形的峰值
接地电阻阻值
(Ω)
杆塔中间电压峰值
(kV)
输电线路电压峰值
(kV)
5 780 337
10 830 350
15 880 363
可以看出接地电阻为 15Ω时杆塔中间、输电线路所承受的电压峰
值都最大,所以可以得出如下结论:输电线路杆塔的(下转第 5 页)
110kv 输电线路耐雷水平影响的探究
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