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特高压直流输电线路绕击屏蔽研究

陈智  
【摘要】: 我国电网运行统计表明雷击引起的跳闸次数约占线路运行总跳闸次数的40%-70%,而广东省500kV直流输电线路雷击跳闸90%以上是由绕击跳闸引起的,这与目前绕击屏蔽设计方法有关系,如规程法等。近年来先导传播模型法的运用使绕击屏蔽研究取得了长足的进步,但以上研究均未考虑导线工作电压的影响,故无从解释前苏联超高压线路随着电压等级提高雷击跳闸率升高的现象。 本文首先运用ATP-EMTP建立特高压直流输电线路、杆塔、绝缘子串伏秒特性等计算模型,对特高压直流输电线路三种形式的雷击过电压进行仿真计算,得出绕击的耐雷水平比雷击塔顶、雷击档距中央避雷线要低。与500kV直流输电线路的绕击耐雷水平相比较,发现绕击的小雷电流有入侵换流站的可能性,对设备绝缘存在威胁。 其次,本文根据电磁场理论,建立了计及工作电压及杆塔高度的击距系数模型,计算得出随着导线工作电压的增加,相同雷电流大小、相同杆塔高度下,击距系数明显减小;先导对导线,先导对避雷线击距不能近似相等的结论。并辅以绕击实例计算说明,线路的绕击率随着极线工作电压的升高而增大,若不考虑工作电压的影响,有误判可能。 随着极线工作电压的提高,以单侧地线、极线及雷电先导作为雷屏蔽的研究模型已满足不了工程实际的需要。作者以模拟电荷法为基础,将雷电先导、两侧地线、极线作为整体研究对象,考虑极线工作电压,计算下行先导垂直下行过程中各导线表面场强变化,运用Peek判据确定各导线对应的雷先导一级定位高度,合理解释了特高压直流线路中存在的正极线绕击概率较大等问题,提出对特高压直流线路绕击屏蔽的新观点:在特高压直流架空线路中,仅有负极线侧避雷线和正极线产生上行先导竞争拦截雷下行先导,正极线侧的避雷线屏蔽功能被削弱,没有起到完全保护正极线的作用。 最后作者分析了上述整体模型的不足,提出了雷击屏蔽三维模型并进行探讨、研究、计算分析,得出与上述二维整体模型一致的结论。


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