架空配电线路感应雷过电压的数值计算

对架空配电线路感应雷过电压进行了数值计算,介绍了数值计算的具体方法,给出了大量的计算结果,并同理论值作了比较,进而分析了配电线路感应雷过电压的特点和分布特性。     

配电线路感应雷过电压计算

为了提高配电线路的安全可靠性并对线路防雷设计提供有价值的参考依据,基于调整的传输线模型,计算了雷电回击电流产生的空间电磁场,借助Cooray-Rubinstein公式计算了在考虑大地土壤损耗的前提下的水平电场分量.用Agrawal场线耦合模型和时域有限差分(FDTD)法对10 kV配电线路由于附近雷击引起的线上感应电压进行了计算,其中在传输线阻抗计算中考虑了大地电导率.通过与文献计算结果对比,验证了计算方法的有效性.针对一条实际架空配电线路,分别计算了三角形布线和列式布线两种线路结构的感应雷过电压,分析了地面损耗以及其他导线的存在对线路感应雷过电压幅值和波形的影响.结果表明该理论与计算方法可以用于实际的配电线路防雷设计.     

架空配电线路感应雷过电压的计算

国民经济的发展离不开电力工业,电能已成为广大人民群众和社会生活生产不可或缺的重要能源.对于电力系统来说,架空配电线路是极为重要的电能输送通道具有重要地位.随着社会生活生产的需要,电力系统发展迅速,架空配电线路的结构也愈发复杂.配电系统的绝缘水平本就不高,再加上系统容量逐渐增加,配电系统一旦遭受雷击,故障概率非常高.基于以上问题,本文就架空配电线路的感应雷过电压展开深入分析,旨在降低架空配电线路的雷击跳闸率,提高架空配电线路的供电可靠性.     

复杂地形下架空线雷电感应过电压特性仿真研究

研究山区复杂地形对雷电感应过电压的影响,可为山区架空输配电线路的防雷设计提供理论参考。建立3维时域有限差分(3-DFDTD)算法模型,计算复杂山体地形下的雷击电磁场,并结合Agrawal耦合模型计算架空线感应过电压。算法的准确性通过与国外相关研究结果的对比得以验证,并利用该算法对复杂地形下架空线雷电感应过电压特性进行了仿真研究。结果表明:感应过电压幅值明显受山体地形坡度的影响,与平坦地形相比,其幅值随山体坡度的增加而明显增大;架空线感应过电压幅值不仅与线路所在位置处的地形坡度有关,还受到其他地形坡度的影响,感应过电压幅值随山体陡度的增加而变大;以南京紫金山地形为例,模拟结果显示山区地形条件下的感应过电压明显大于理想平坦地面的情况,线路两端过电压幅值分别提高了51.4%和47.3%。     

10kV配电线路的雷电感应过电压特性

架空配电线路绝缘水平低,直击雷及雷电感应过电压导致的雷击闪络事故率很高,为了重点研究考虑大地有限电导率后配电线路雷电感应过电压的波形特性和统计特性,采用时域有限差分(the finite difference-time domain,FDTD)算法求解多导体传输线方程,在算法中考虑了绝缘子的闪络过程以及大地电导率对传输线的影响,给出了线路在几种典型雷击情况(直击雷和雷电感应)下,不同大地电导率时配电线路上的感应过电压发展过程及分布特性.分析结果表明,不考虑大地电导率与考虑大地电导率的计算结果相差很大.还分析了雷电流幅值、上升时间、雷击点与线路距离等因素对雷电感应过电压水平的影响.针对不同大地电导率情况下配电线路的感应过电压进行了统计分析,给出了考虑直击雷及不考虑直击雷两种情况下线路最大感应过电压概率分布、绝缘闪络率以及闪络次数.     

多导体配电线路感应雷过电压分析

为分析多导体架空线负载感应雷过电压及架空地线屏蔽特性,利用傅里叶变换计算雷电流的频谱分布,根据求多导体传输线负载响应的BLT方程,在频域内求其外电磁场激励下的电报方程,计算多导体配电线路感应雷过电压的频域响应,再根据傅里叶反变换求得负载端的暂态响应。配电线路感应雷过电压特性及架空地线屏蔽作用的分析结果表明,线路垂直排列时,感应雷在负载端引起的差模干扰较大,大地电导率越小架空地线的屏蔽作用越好。     

关于架空线路感应过电压的计算问题

指出了文献［１］中感应过电压数值计算部分存在的问题,即在数值计算中存在着奇点,提出了避免数值计算中存在奇点的处理方法,得出了正确的感应过电压数值解,并同理论值进行了比较,得出了感应过电压的波形。     

土壤对架空配电线路感应雷过电压的影响研究

近年来,随着国民经济的飞速提高,人们对于电力资源的需求越来越大,电力行业随之不断发展,输配电线路逐渐遍布全国各地.当配电线路接入负荷时,通常采用传输电缆的形式接入,若此时发生雷击,雷电电磁波易通过传输电缆侵入设备,从而导致设备故障.为此,本文研究了周围土壤对架空配电线路感应雷过电压的影响.本文研究成果对后续输配电线路雷电过电压研究具有重要的理论意义.     

雷击高塔对多导体架空配电线感应过电压的影响

为了研究雷击高塔时多导体架空配电线路感应过电压特征,基于高塔传输线模型建立了2维时域有限差分算法,计算雷击高塔时产生的空间电磁场,并结合Agrawal耦合模型计算了2种典型结构(水平和垂直结构)多导体架空配电线上的感应过电压.算法精度通过与相关文献结果的对比得以验证,利用该算法对比分析了雷击地面和雷击高塔时的感应过电压...     

高压架空输电线路雷击过电压的仿真计算与分析研究之一:输电线路雷电过电压仿真计算模型的建立

为加强高压架空输电线路抵御雷害的能力,通过阐述我国110kV及以上高压输电线路的基本情况,利用ATP—EMTP电磁暂态计算程序建立输电线路雷电过电压仿真计算模型,为进一步深入开展高压架空输电线路雷电过电压仿真计算分析提供依据。     

基于FDTD算法的分布式串联电感雷电回击模型特性研究

雷电通道模型被广泛用于低电离层的瞬态光学发射、雷电高能辐射、地球电磁环境以及雷电与各种对象的相互作用的研究中。介绍基于麦克斯维尔方程组的串联分布式电感模型,通过采用时域有限差分法（FDTD）对麦克斯韦方程进行数值求解以获得雷电通道的电流分布。为了获得所期望的雷电波传播速度及回击通道等效阻抗,在空气介质中的回击通道路径上加载离散化的电感。计算结果表明,在一定范围内合理选择分布式电感参数可以使雷电回击模型呈现获得所期望的电磁特性。     

安装避雷器后10 kV 配电线路的雷电感应过电压特性

安装避雷器是减少配电线路雷击故障的主要措施.采用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)算法求解多导体传输线场线耦合方程,重点研究安装避雷器的配电线路雷电感应过电压的波形特性和统计特性.对比分析了10 kV 配电线路在有/无避雷器,不同避雷器安装密度时感应过电压的波形和幅值.对不同避雷器安装密度时是否考虑直击雷的情况下线路最大感应过电压特征进行了分析,给出了安装避雷器后最大感应过电压概率分布、绝缘闪络率和闪络次数等统计结果,以及配电线路避雷器的推荐安装密度     

柔性直流换流站宽频模型及雷电过电压计算

柔性直流输电作为一种新型的直流输电技术正日趋受到重视。作为实际工程中的重要环节,柔性直流输电换流站的过电压计算问题亟待解决。文中在点对点阻抗模型(nodeto-node impedance function,NIF)的基础上提出了新的模型参数测量方法,对一套柔性直流输电仿真系统建立了用于雷电过电压计算的宽频模型。实际的雷电冲击测试以及计算结果表明提出的模型能够准确地反映换流站承受雷电过电压时内部设备的过电压水平。     

并联间隙均匀复合绝缘子电压分布特性

为了研究并联间隙装置对绝缘子串电压分布特性的影响,用有限元法建立了220kV输电线路复合绝缘子三维电场计算模型来研究加装不同并联间隙装置后的绝缘子电压分布,并和加装均压环后电压分布进行对比。计算结果表明：环形并联间隙对绝缘子的均压效果明显优于棒形并联间隙,环形间隙环径越小,管径越大,其改善复合绝缘子端部的电场及电压分布...     

输电铁塔计算模型分析研究

计算模型的选取是进行输电铁塔结构分析的首要任务之一。通过建立桁架模型、梁-桁架混合模型和刚架模型,分别对某角钢塔和钢管塔进行建模分析,得出输电塔在常见大风工况下的受力及位移状态。结果表明：对于角钢塔,采用桁架单元能够满足设计分析要求;对于钢管塔,使用梁单元建模分析能获得更加合理的计算结果。     

特高压工频无局放试验变压器外电场模拟计算分析及试验布置优化

多级串级式无局放工频试验变压器是特高压设备研制和试验必不可少的试验设备。为此,对典型的串级工频无局放试验变压器成套设备的外电场分布开展了研究,进行了有限元法数值计算。分别讨论了变压器布置于理想户外、室内距墙10m和距墙7m这3种工况下场强分布特点以及最大场强随净距增加的变化规律,分析了工频无局放成套设备自身结构对最大场强的影响。在特有的计算条件下,比较分析3种不同分压器屏蔽顶罩型式下的场强分布。在顶罩圆环半径和球半径相近时,双环屏蔽优于孤立球屏蔽,且屏蔽圆环截面半径越大,最大电场强度越小。通过分析空间电场分布的特点,得出其它试验辅助设备和空间杂散物项发生悬浮放电的规律。当接地杆与该变压器相对距离>10m时,一般不会发生空间悬浮电位放电;在计算模型中,灯具尺寸越小,对空间电场的影响越小,当灯罩半径>10cm时会发生局部起晕。最后对试验空间的优化布置给出合理化建议,其可作为试验大厅设计和试验设备布置的参考依据。     

采用有限元和粒子群算法优化特高压复合绝缘子均压环结构

交流1 000kV同塔单回输电线路中采用的是V串和I串复合绝缘子,其分裂导线、连接金具和均压环等结构较为复杂,电场强度较高,易发生电晕,因此需对均压环结构进行优化研究。运用有限元分析软件ANSYS建立3维模型进行电场计算,同时采用ANSYS参数化编程语言(ANSYS parametric design language,APDL)实现了粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法。对因模型结构复杂导致的计算量增加问题,运用ANSYS中的Submodeling技术有效减少了计算量,且能达到较高精度。研究结果表明:V串均压环的最大场强比I串约高出13.9%,V串绝缘子沿面最大场强比I串高出约29.2%,且结合有限元法(finite element method,FEM)与PSO算法,在ANSYS计算环境下能较好实现V串和I串复合绝缘子均压环结构的多参数优化。研究成果可使均压环和绝缘子沿面最大场强满足控制要求,挂网运行后未出现电晕。此方法能较好解决大场域、多介质复杂模型的结构优化问题,对粒子群智能算法在绝缘结构优化设计领域的研究具有参考价值。     

电磁脉冲模拟器仿真与实验研究

为了获得电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布情况并用时域有限差分法对自建的电磁脉冲模拟器进行了建模和数值仿真,并用三维瞬态电场测量系统和瞬态磁场测量系统实际测量了模拟器工作区间内的瞬态电磁场。仿真和测量结果表明,该电磁脉冲模拟器可产生上升沿为20~30ns的强电磁脉冲,且二者吻合较好。基于建立的模型得到了有界波电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布规律:电磁脉冲强度由工作区间中心向两侧逐渐减小,随高度的增加,电磁脉冲强度逐渐增大。基于上述模型通过数值仿真可检验电磁干扰和电磁防护实验结果的准确性。