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击距系数及基于电气几何模型的输电线路绕击跳闸率计算的研究

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击距系数及基于电气几何模型的输电线路绕击跳闸率计算的研究

作者：李晓岚华中科技大学

学位级别：硕士

雷击是引起线路故障的重要原因之一,随着电压等级的升高,由于绕击而引起的线路跳闸事故所占的比例也越来越大,因此准确评价线路的绕击耐雷性能对于电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。目前,评价线路绕击特性的方法主要... 详细信息

雷击是引起线路故障的重要原因之一,随着电压等级的升高,由于绕击而引起的线路跳闸事故所占的比例也越来越大,因此准确评价线路的绕击耐雷性能对于电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。目前,评价线路绕击特性的方法主要有规程法、先导发展模型和电气几何模型。电气几何模型作为一种绕击计算方法,将雷电放电特性同线路的结构尺寸联系起来,用击距来描述物体的引雷能力,比传统的经验方法前进了一大步。在电气几何模型的发展过程中,很多学者提出了不同击距公式和绕击跳闸率的计算方法。论文依据电气几何模型的基本思想和击距的概念,确定以IEEE 工作组推荐公式作为击距计算公式,由各雷电流幅值的大小关系确定绕击跳闸率积分上下限,根据线路的几何关系建立坐标系得到相应各点坐标,比较了各种绕击跳闸率计算方法的原理并进行了实例计算,得到用暴露距离来计算绕击跳闸率更准确这一结论。由于具体线路结构的不同,暴露距离的取法也不同,论文对各种情况下的暴露距离进行分类推导,并运用这种方法计算了江西九江220kV 浔青线线路的绕击跳闸率,计算结果与实际情况相符。本文还分析了地面倾角、避雷线保护角和温度等影响因素对绕击跳闸率的影响。计算结果表明:随着地面倾角的增加,避雷线保护角的增大,温度的降低,绕击跳闸率增大。根据此结论提出了减小线路绕击跳闸率的相应措施。击距系数的引入描述了雷电先导对导线和地面的击穿强度的差别。有学者根据雷电先导发展过程建立了击距系数模型,得到击距系数k 与杆塔高度H 满足关系:k=1.18-H/108.7。本文根据长间隙放电与雷电过程的相似性,采用棒-板间隙结构来模拟雷击放电进行模拟实验。实验结果表明击距系数随着线路高度的升高而减小这一结论,此结论与击距系数模型和经验统计数据所得结果一致。由实验数据推得击距系数k 与高度H 的关系为:k=1.066-H/240.5。击距系数模型忽略了上下行先导发展的实质,将先导对地与对导线的临界击穿强度均取为500kV/m,这种假设不合理。而模拟实验所得到的k 值变化范围满足了IEEE 导则中的变化范围,能反映不同高度线路引雷能力的差别,计算结果与实际情况相符,可以用于线路绕击评价计算。

关键词：绕击跳闸率电气几何模型击距击距系数输电线路

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雷电先导发展模型的引雷塔击距计算与分析

广东电力 2019年第3期32卷 112-118页

作者：王锐彭向阳文豹文习山王羽王健邓冶强广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

为使用电气几何模型分析引雷塔对输电线路雷击跳闸情况的影响规律,需要对引雷塔的击距进行计算。为此,利用雷电先导发展模型,在考虑了正极性迎面先导起始与发展过程和负极性地闪下行先导通道电荷量与电荷分布特性情况下,建立了引雷塔接... 详细信息

为使用电气几何模型分析引雷塔对输电线路雷击跳闸情况的影响规律,需要对引雷塔的击距进行计算。为此,利用雷电先导发展模型,在考虑了正极性迎面先导起始与发展过程和负极性地闪下行先导通道电荷量与电荷分布特性情况下,建立了引雷塔接闪过程的有限元仿真计算模型,并对安装避雷针的引雷塔击距进行计算,分析了避雷针尺寸和引雷塔高度对击距的影响,得出:在同一电流幅值下,引雷塔击距与避雷针长度、引雷塔高度呈现正相关性;而且随着电流幅值增加,避雷针长度、引雷塔高度对击距的影响更加明显。通过与现有击距公式计算结果进行对比,验证了算法的准确性。

关键词：先导发展模型引雷塔避雷针击距有限元方法

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基于修正击距曲线交点坐标的绕击跳闸率研究

电气应用 2018年第9期37卷 48-53页

作者：刘超智周羽生周顺刘诗涵陈辉长沙理工大学电气与信息工程学院

分析了传统电气几何模型采用击距曲线交点的水平投影来计算绕击跳闸率存在的问题，提出了基于修正击距曲线交点的坐标来改进模型。通过改进前后模型的对比，分析了地面倾角、保护角和呼称高度等因素对500kV输电线路绕击跳闸率的影响，... 详细信息

分析了传统电气几何模型采用击距曲线交点的水平投影来计算绕击跳闸率存在的问题，提出了基于修正击距曲线交点的坐标来改进模型。通过改进前后模型的对比，分析了地面倾角、保护角和呼称高度等因素对500kV输电线路绕击跳闸率的影响，并解释了其产生的原因。应用改进模型分析了雷电参数和绕击率的关系。结果表明：在地面倾角较大的山区地带，通过修正击距曲线交点坐标的方法可提高绕击跳闸率计算准确度；在保护角较小时，合理降低呼称高度，绕击跳闸率降低效果更明显。在绕击跳闸事故中，雷电倾斜击中导线比竖直击中导线可能性大。

关键词：电气几何模型(EGM) 绕击跳闸率击距保护角

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基于先导放电理论对闪电击距的研究

基于先导放电理论对闪电击距的研究

作者：姜苏南京信息工程大学

学位级别：硕士

目前大多数针对建筑物闪电击距的研究工作中,很多对上行先导的始发机制缺乏理论依据以及忽略了建筑物本身尺寸对闪电击距所带来的影响。因此,本文主要采用模拟电荷法以及正极性上行先导始发物理模型,对接闪杆尖端大气电场畸变情况以及... 详细信息

目前大多数针对建筑物闪电击距的研究工作中,很多对上行先导的始发机制缺乏理论依据以及忽略了建筑物本身尺寸对闪电击距所带来的影响。因此,本文主要采用模拟电荷法以及正极性上行先导始发物理模型,对接闪杆尖端大气电场畸变情况以及接闪杆闪电击距进行了研究。主要研究成果如下：(1)通过采用模拟电荷法对接闪杆尖端大气电场畸变效应的研究得出,越靠近接闪杆尖端处大气电场畸变效应较强,电势的变化率较快,越容易触发上行先导。(2)通过采用正极性上行先导始发物理模型,对接闪杆闪电击距的研究,得出了闪电击距与回击电流幅值、接闪杆高度之间的离散关系表达式。该正极性上行先导始发物理模型充分考虑了当下行先导接近地面时,地面导体表面上行先导始发的先导放电过程,更加符合上行先导的产生以及发展的微观物理机制。(3)通过RBF神经网络模型对离散的闪电击距进行连续性回归分析得出,接闪杆闪电击距表达式具有一定的通用性。(4)通过对闪电击距概率密度分布、包络面的表面积分析研究得出,闪电击距在50m-150m范围内的概率最大,且本文所计算出的闪电击距形成的三维包络面的表面积要小于IEC所计算的结果。

关键词：击距模拟电荷上行先导神经网络

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导线电压对电气几何模型的雷电击距的影响

南方电网技术 2007年第1期1卷 14-19页

作者：何金良赵杰 M.Nayel 蔡宗远清华大学电力系统国家重点实验室北京100084 南方电网技术研究中心广东广州510623

使用击距描述的电气几何模型广泛用于输电线路的雷电绕击分析。由于没有考虑导线工作电压的影响,导致其分析超高压及特高压输电线路的雷电绕击概率与实际运行数据存在一定的偏差。本文采用基于电磁场理论和模拟电荷法的雷电先导发展模... 详细信息

使用击距描述的电气几何模型广泛用于输电线路的雷电绕击分析。由于没有考虑导线工作电压的影响,导致其分析超高压及特高压输电线路的雷电绕击概率与实际运行数据存在一定的偏差。本文采用基于电磁场理论和模拟电荷法的雷电先导发展模型模拟向下发展的雷电先导的发展过程,分析了雷电击距与雷电流、导体高度和导体电压之间的关系,提出了考虑工作电压后水平导体雷电击距的修正方法。

关键词：电磁场理论模拟电荷法电气几何模型水平导线雷电先导击距

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空气密度和湿度对雷电击距的影响

南方电网技术 2007年第2期1卷 36-39页

作者： M.Nayel 赵杰何金良蔡宗远王琦南方电网技术研究中心广东广州510623 清华大学电力系统国家重点实验室北京100084

长距离高压输电线路贯穿不同海拔区域,而不同海拔区域的天气条件变化很大。采用电荷模拟方法对雷击水平导线进行建模,探讨了天气条件(空气密度和湿度)对雷电击距的影响,并导出了用于计算天气条件对接地水平导线击距影响的表达式。

关键词：雷电先导水平导线空气密度湿度电荷模拟方法击距

基于长间隙放电试验适用于大尺寸输电线路的改进电气几何模型

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中国电机工程学报 2017年第12期37卷 3654-3661页

作者：王羽邓冶强文习山马宇晗蓝磊安韵竹鄂盛龙武汉大学电气工程学院湖北省武汉市430072 山东理工大学电气与电子工程学院山东省淄博市255000 广东电力科学研究院广东省广州市510080

电气几何模型(electric geometry model,EGM)作为解决雷电屏蔽问题的工程模型,广泛应用于计算评估高压、超高压输电线路的雷电绕击性能。然而,随着特高压输电线路杆塔高度的提高和空气间隙的增长,运用现有EGM得到的绕击率和实际观测数... 详细信息

电气几何模型(electric geometry model,EGM)作为解决雷电屏蔽问题的工程模型,广泛应用于计算评估高压、超高压输电线路的雷电绕击性能。然而,随着特高压输电线路杆塔高度的提高和空气间隙的增长,运用现有EGM得到的绕击率和实际观测数据有较大出入。鉴于此,该文基于1~10m的棒-棒长空气间隙负极性20/2500μs操作冲击50%放电电压试验数据,并引入Idone的雷电通道回击速度概率分布,修正了现有击距公式;再根据棒-棒间隙和棒-板间隙的50%放电电压在4m处发生翻转的特点,结合试验结果修正了大地的击距系数,提出了一种适用于大尺寸输电线路的改进EGM。最后运用该文提出的改进EGM分别对日本500、1000和中国1000k V交流输电线路的绕击率进行计算,与日本长期的雷击观测数据对比表明:该文提出的改进EGM较现有EGM更加适合大尺寸输电线路,尤其是各相导线绕击比例和观测数据更加吻合。该文提出的改进EGM能为大尺寸输电线路雷电屏蔽设计提供参考。

关键词：特高压输电线路绕击率电气几何模型击距负极性长间隙冲击放电

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特高压直流输电线路雷电屏蔽模型试验设计

上海交通大学学报 2012年第8期46卷 1334-1339页

作者：江安烽李锐海王国利傅正财电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海交通大学电气工程系上海200240 特高压工程技术(昆明、广州)国家工程实验室广州510080

采用模型试验方法修正特高压直流输电线路雷电屏蔽性能的计算方法,并对其影响因素进行了分析.针对当前国内外已开展的模型试验、现场观测与计算方法中存在的问题和不足,结合昆明特高压国家工程实验室的试验条件和国内外已有试验与观测结... 详细信息

采用模型试验方法修正特高压直流输电线路雷电屏蔽性能的计算方法,并对其影响因素进行了分析.针对当前国内外已开展的模型试验、现场观测与计算方法中存在的问题和不足,结合昆明特高压国家工程实验室的试验条件和国内外已有试验与观测结果,设计了±800kV特高压直流输电线路典型间隙试验、击距模型试验和上行先导模型试验的关键参数、结构布置与试验方案.

关键词：特高压直流输电线路雷电屏蔽典型间隙击距上行先导模型试验设计试验方案

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基于改进电气几何模型的绕击跳闸率的计算

高电压技术 2006年第3期32卷 42-44页

作者：李晓岚尹小根余仁山何俊佳华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074 九江电力公司生技科九江332000

讨论了经典的电气几何模型(EGM),在此基础上提出了3点改进建议。计算中采用IEEE推荐的击距公式,引入系数ksg描述雷击地线和雷击地面击穿强度的不同,用暴露距离计算雷电绕击率和绕击跳闸率。分析了ksg取值对计算结果的影响。利用改进的... 详细信息

讨论了经典的电气几何模型(EGM),在此基础上提出了3点改进建议。计算中采用IEEE推荐的击距公式,引入系数ksg描述雷击地线和雷击地面击穿强度的不同,用暴露距离计算雷电绕击率和绕击跳闸率。分析了ksg取值对计算结果的影响。利用改进的计算方法、分别计算了地面倾角、避雷线保护角和环境温度对线路绕击跳闸率的影响。结果表明,当ksg减小、地面倾角增大、避雷线保护角增大、温度降低时,绕击跳闸率增大。

关键词：输电线路绕击电气几何模型击距