《基于先导发展模型的特高压输电线路绕击特性研究课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于先导发展模型的特高压输电线路绕击特性研究课件.pptx（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1基于先导发展模型的特高压输电线路绕击基于先导发展模型的特高压输电线路绕击特性研究华中科技大学特性研究华中科技大学1.概概 述述 国内外雷击跳闸故障的统计资料表明，国内外雷击跳闸故障的统计资料表明，绕击是引起超高压、特高压绕击是引起超高压、特高压输电线路雷击跳闸的主要原因输电线路雷击跳闸的主要原因。我国在建的。我国在建的UHVDCUHVDC线路其绕击特性是线路其绕击特性是该线路防雷保护设计的关键，同时其将直接决定线路的雷击跳闸率。该线路防雷保护设计的关键，同时其将直接决定线路的雷击跳闸率。由于由于UHVDCUHVDC输电线路工作电压高、引雷面积大，这些输电线路工作电压高、引雷面积大，这些
2、UHVDCUHVDC线路线路本身的特点决定了本身的特点决定了UHVDCUHVDC线路绕击特性的研究不能机械地套用现有线路绕击特性的研究不能机械地套用现有的的规程法、电气几何模型规程法、电气几何模型(EGM)(EGM)或者先导发展模型或者先导发展模型(LPM)(LPM)中中的任何一种的任何一种分析模型分析模型。华中科技大学电气与电子工程学院高电压工程系在多年雷电屏华中科技大学电气与电子工程学院高电压工程系在多年雷电屏蔽研究经验和成果的基础上，总结和学习国内外最新的研究成果，蔽研究经验和成果的基础上，总结和学习国内外最新的研究成果，建立了建立了综合考虑工作电压和地形因素的雷击仿真模型综合考虑工作电
3、压和地形因素的雷击仿真模型，该模型的计，该模型的计算结果与实验和现场经验吻合。算结果与实验和现场经验吻合。第1页/共22页2.基于基于LPM的雷击仿真模型的建立的雷击仿真模型的建立 l 下行先导模型的建立下行先导模型的建立l 上行先导起始判据及上行先导模型上行先导起始判据及上行先导模型l 上、下行先导间的相对运动上、下行先导间的相对运动l 最后跃变判据及绕击选择性的处理最后跃变判据及绕击选择性的处理l 导线模型的建立导线模型的建立l 输电线路模型及边界条件输电线路模型及边界条件l 地面倾角的处理地面倾角的处理第2页/共22页2.基于基于LPM的雷击仿真模型的建立的雷击仿真模型的建立 l 下行先
4、导模型的建立下行先导模型的建立 假设先导通道电荷均匀分布，雷云高假设先导通道电荷均匀分布，雷云高度为度为2500m，得通道电荷密度为：，得通道电荷密度为：根据根据K.Berger观测到的第一回击电流，观测到的第一回击电流，通道电荷通道电荷Q与雷电流幅值与雷电流幅值I 满足满足：通道头部聚集较多电荷，电荷占通道通道头部聚集较多电荷，电荷占通道总电荷量的总电荷量的2.0%。并且通道半径为：。并且通道半径为：第3页/共22页2.基于基于LPM的雷击仿真模型的建立的雷击仿真模型的建立 l 下行先导模型的建立下行先导模型的建立1-Whitehead-Armstrong r=6.72 I 0.8；2-Wh
5、itehead-Brown r=10.0 I 0.65；3-Mousa&IEEE r=8.0 I 0.65；4-Young r=27.0 I 0.32；5-Modeling in this paper r=8.62 I 0.647先导头部电位与先导头部电位与K.Berger推断的约推断的约在在20100MV之间很好地吻合之间很好地吻合 第4页/共22页2.基于基于LPM的雷击仿真模型的建立的雷击仿真模型的建立 l 上行先导起始判据及上行先导模型上行先导起始判据及上行先导模型 假设上行先导通道电荷均匀分布，电荷密度与下行先导假设上行先导通道电荷均匀分布，电荷密度与下行先导通道相同通道相同，根据，
6、根据F.A.M.Rizk对上行先导通道的描述，认为对上行先导通道的描述，认为其具有电弧的特征，则上行先导压降可表示为：其具有电弧的特征，则上行先导压降可表示为：采用采用F.A.M.Rizk提出的线型物提出的线型物上行先导起始判据：上行先导起始判据：第5页/共22页2.基于基于LPM的雷击仿真模型的建立的雷击仿真模型的建立 l 上、下行先导间的相对运动上、下行先导间的相对运动 假设上、下行先导按各自头部最大场强假设上、下行先导按各自头部最大场强方向发展。上、下行先导间的速度比为方向发展。上、下行先导间的速度比为1。第6页/共22页2.基于基于LPM的雷击仿真模型的建立的雷击仿真模型的建立 l 最
7、后跃变判据及绕击选择性的处理最后跃变判据及绕击选择性的处理发生最后跃变需要满足两个条件：发生最后跃变需要满足两个条件：l 流注贯穿整个间隙，即上下行先导间流注已相连或流注贯穿整个间隙，即上下行先导间流注已相连或者下行先导前方流注已抵达目的物的表面；者下行先导前方流注已抵达目的物的表面；l 上下行先导间或者下行先导与未产生上行先导的目上下行先导间或者下行先导与未产生上行先导的目的物间的平均电场强度超过平均击穿场强。的物间的平均电场强度超过平均击穿场强。取对导线和避雷线的临界击穿场强取对导线和避雷线的临界击穿场强Ec=500kV/m，对大，对大地的临界击穿场强地的临界击穿场强Eg=750kV/m。
8、沿用。沿用EGM中对选择分散中对选择分散性的处理方法，即用性的处理方法，即用50%概率选择区域等效为概率选择区域等效为100%击中区击中区域域 第7页/共22页2.基于基于LPM的雷击仿真模型的建立的雷击仿真模型的建立 l 导线模型的建立导线模型的建立h=25.0m,r=0.4m,l=1600.0m,UDC=500kV第8页/共22页2.基于基于LPM的雷击仿真模型的建立的雷击仿真模型的建立 l 输电线路模型的建立输电线路模型的建立对第对第n根导线：根导线：对多导线系统：对多导线系统：其中：其中：第9页/共22页2.基于基于LPM的雷击仿真模型的建立的雷击仿真模型的建立 l 地面倾角的处理地面
9、倾角的处理 将输电线路相导线线、避雷线的将输电线路相导线线、避雷线的几何位置以及下行先导侧面定位点几何位置以及下行先导侧面定位点经过坐标变换映射至坐标系经过坐标变换映射至坐标系yoz中，中，在在yoz坐标系中进行模型仿真，仿坐标系中进行模型仿真，仿真完成后再将所得先导发展轨迹反真完成后再将所得先导发展轨迹反变换投影至坐标系变换投影至坐标系yoz中，由此可解中，由此可解决在计及地面倾角条件下，直流输决在计及地面倾角条件下，直流输电线路的绕击仿真问题的求解。电线路的绕击仿真问题的求解。第10页/共22页3.雷击仿真模型的校验雷击仿真模型的校验l 500kV ZB6T 500kV ZB6T杆塔为算例
10、杆塔为算例第11页/共22页序序号号雷电流幅雷电流幅值值/kA侧向侧向距离距离/m最后跃变点最后跃变点(y,z)地线上行地线上行先导长度先导长度/m导线上行先导线上行先导长度导长度/m击距击距/m击中物体击中物体地线地线导线导线大地大地1547.5(35.58,41.82)0.00.022.762550.0(36.12,35.24)0.00.021.543553.0(36.55,25.64)0.00.022.204553.5(32.94,12.92)0.00.012.9251364.50(53.77,43.28)0.00.040.9261364.79(53.73,40.90)0.00.039.
11、9771366.00(54.40,36.44)0.00.039.7781367.00(53.96,25.83)0.00.025.8391570.00(58.12,31.54)0.00.045.27101571.00(58.89,28.44)0.00.028.441160128.0(119.98,70.86)9.700.0110.691260132.0(123.99,67.96)2.300.067.96表表1 500kV ZB6T型杆塔仿真结果型杆塔仿真结果 3.雷击仿真模型的校验雷击仿真模型的校验第12页/共22页3.雷击仿真模型的校验雷击仿真模型的校验图图10 仿真所得绕击空间与试验结果对比
12、仿真所得绕击空间与试验结果对比 图图11 仿真所得绕击空间与试验结果对比仿真所得绕击空间与试验结果对比(Eg=500kV/m)(Eg=750kV/m)第13页/共22页4.UHVDC绕击特性研究绕击特性研究SR：地线的屏蔽半径：地线的屏蔽半径(Shielding Radius)AR：导线的吸引半径：导线的吸引半径(Attractive Radius)SFW：暴露距离：暴露距离(Shielding Failure Width)第14页/共22页l 800kV UHVDC ZV2型杆塔计算结果型杆塔计算结果4.UHVDC绕击特性研究绕击特性研究图图13 云广云广ZV2型杆塔暴露距离计算结果型杆塔暴
13、露距离计算结果图图12 暴露距离暴露距离SFW的确定示意图的确定示意图第15页/共22页4.UHVDC绕击特性研究绕击特性研究图图14 云广云广ZV2型杆塔暴露距离计算结果型杆塔暴露距离计算结果l 工作电压对绕击特性的影响分析工作电压对绕击特性的影响分析 正极性工作正极性工作电压增强相导线电压增强相导线的引雷能力，同的引雷能力，同时会抑制同侧避时会抑制同侧避雷线的屏蔽能力。雷线的屏蔽能力。第16页/共22页4.UHVDC绕击特性研究绕击特性研究图图14 云广云广ZV2型杆塔暴露距离随高度变化型杆塔暴露距离随高度变化图图15 云广云广ZV2型杆塔绕击率随高度变型杆塔绕击率随高度变化化图图16 云
14、广云广ZV2型杆塔暴露距离随地面倾角变化型杆塔暴露距离随地面倾角变化图图17 云广云广ZV2型杆塔绕击率随地面倾角变化型杆塔绕击率随地面倾角变化第17页/共22页杆塔高度杆塔高度/mh=50mh=55mh=60m绕击跳闸率绕击跳闸率/flashes/100km/year0.00.00.564地面倾角地面倾角/0=100=200=300绕击跳闸率绕击跳闸率/flashes/100km/year0.00.3471.8164.UHVDC绕击特性研究绕击特性研究表表2 云广云广ZV2型杆塔绕击跳闸率计算结果型杆塔绕击跳闸率计算结果第18页/共22页5.结结 论论l本文取对导线和避雷线的临界击穿场强本文
15、取对导线和避雷线的临界击穿场强Ec=500kV/m，对大地的，对大地的临界击穿场强临界击穿场强Eg=750kV/m；假设上、下行先导按其头部最大场；假设上、下行先导按其头部最大场强方向运动，并取强方向运动，并取50%概率绕击空间为绕击空间所建立的雷击仿概率绕击空间为绕击空间所建立的雷击仿真模型是合理的，其计算结果与模拟试验结果吻合；真模型是合理的，其计算结果与模拟试验结果吻合；l对于负极性下行地闪，在相同条件下，正极性直流工作电压的引对于负极性下行地闪，在相同条件下，正极性直流工作电压的引入，使得线路的最大绕击电流增加，绕击空间增大；而负极性直入，使得线路的最大绕击电流增加，绕击空间增大；而负
16、极性直流工作电压的引入，使得线路的最大绕击电流减小，绕击空间减流工作电压的引入，使得线路的最大绕击电流减小，绕击空间减小。因此在直流输电线路的绕击特性计算中，工作电压不能被忽小。因此在直流输电线路的绕击特性计算中，工作电压不能被忽略；略；第19页/共22页5.结结 论论l直流工作电压通过影响导线和避雷线的迎面先导起始时刻来影响直流工作电压通过影响导线和避雷线的迎面先导起始时刻来影响其各自的引雷能力，对于负极性下行地闪，正极性的直流电压增其各自的引雷能力，对于负极性下行地闪，正极性的直流电压增强了正极极线的引雷能力，抑制了正极极线侧避雷线的引雷能力；强了正极极线的引雷能力，抑制了正极极线侧避雷线
17、的引雷能力；l在杆塔高度小于在杆塔高度小于55.0m时，时，ZV2型杆塔的正极极线能得到有效屏型杆塔的正极极线能得到有效屏蔽，若杆塔高度大于蔽，若杆塔高度大于55m，则需要减小保护角使得正极极线得到，则需要减小保护角使得正极极线得到有效屏蔽；有效屏蔽；在平原地带和地面倾角小于在平原地带和地面倾角小于100的地区，杆塔高度小的地区，杆塔高度小于于50.0m的线路能够得到有效屏蔽；对于地面倾角大于的线路能够得到有效屏蔽；对于地面倾角大于200的地区，的地区，需要减小保护角以使线路得到有效屏蔽。需要减小保护角以使线路得到有效屏蔽。第20页/共22页谢谢各位专家的指导和支持！谢谢各位专家的指导和支持！第21页/共22页