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《架空配电线路感应雷过电压的数值计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第18卷第4期中国电机工程学报Vol.18No.41998年7月ProceedingsoftheCSEEJuly1998架空配电线路感应雷过电压的数值计算文习山彭向阳解广润(武汉水利电力大学电力工程系武汉430072)提要对架空配电线路感应雷过电压进行了数值计沿着x轴。配电线路由分布参数电路表示,如图1所示。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。关键词感应雷过电压数值计算配电线路1引言对于110kV及以上的高压输电线路,直击雷过电压对线路绝缘威胁最为严重,而对于低压配电线路,由于绝
2、缘水平低,非直击雷过电压引起的雷害故障次数明显增加。研究表明,6kV或10kV架空配电线路由雷击引起丝路闪络或故障图1有感应电势时的导线等效电路图Fig.1Equivalentcircuitoftransmissionline的主要因素不是直击雷过电压而是感应雷过电压,感应雷过withinducingvoltage电压导致的故障比例超过90%。为了进一步分析配电线路感对于图1的模型,配电线感应电压V满足的基本方程应过电压的的特点和分布特性,本文采用了数值计算和模拟[1]为:试验的方法,并将数值计算结果和理论值以及模拟试验结果2225V15V15Vi作了比较,所得
3、结论可为配电线路防雷提供参考。2-22=-225xc5tc5t2计算模型及方法=F(x,t)(1)这里2211计算基本条件15ViF(x,t)=-22(2)为了使计算基本反映感应电压的值,又不过于复杂,对计c5t算条件作如下基本假定:Vi=U(x,t)õu(t-t0)(3)(1)只考虑主放电回击过程中产生的静电效应和磁效应22t0=x+y0öc,c为光速所形成的感应电压。(2)沿先导通道的电荷分布均匀,雷击垂直于大地。式(2)中,u(t-t0)为单位阶跃函数,U(x,t)为导线的感应(3)主放电回击速度恒定,与光速成一定的比例关系。电势,t0为导线上的计算点最早
4、感觉到感应电势的时间,假定[1](4)架空线为理想导体,无损耗,且大地为良导体。雷电流为直角波时,U(x,t)为:2212基本方程60I0h1-B-1U(x,t)=22222计算时选用空间直角坐标系,取雷在地面(xy平面)的落BBct+(1-B)r22hc+r雷点为坐标系原点,z轴为雷电通道中心线且雷云高度为(4)hcö(m)。导线离坐标原点为y0(m),导线平均高度为h(m),且式中I0为雷电流幅值;B=vöc为主放电速度系数;本文于1996年10月10日收到,1997年5月13日改回。r为导线上计算点到雷击点的距离。文习山1962年生,1982年西安交通大学
5、高电压技术专业本科毕业,1989年于武汉水利电力大学获博士学位,研究员,主要从213基本方程的差分格式事防雷接地、过电压防护等方面的研究工作。取网络:彭向阳1971年10月生,1997年获武汉水利电力大学高电xk=khs,k=0,1,2,⋯,N压技术专业硕士学位,现在广东电力试验研究所工作。tj=jSöc,j=0,1,2,⋯,m解广润1929年生,1953年清华大学电机系研究生毕业,教授,博士生导师,主要从事雷电过电压及其防护、电力系统接地技式中s=lcöN是x方向上的步长;S=Töm是t方向上的步术、电磁兼容等领域的研究。长;lc是架空导线长度;T是总的计算时
6、间段。300中国电机工程学报第18卷[2]利用泰勒公式将微分方程(1)近似的转换为差分方程:Vk+1,j-2Vk,j+Vk21,jVk,j+1-2Vk,j+Vk,j-12-2sS=Fk,j或22Vk,j+1=P(Vk+1,j+Vk-1,j)-2(1-P)Vk,j2-Vk,j-1-SFk,j(5)式中P=Sös。3感应电压的计算下面将具体的计算有限长空载线路感应雷过电压以及有限长线路末端接线性负载时的感应雷过电压。计算时采用斜角波头雷电流波形,波头为tf,波长为th,幅值为I0。由直角波下的感应电势U(x,t)(式(4))运用叠加原理易求得基本方程(1)中的强迫函
7、数:260A1(1-B)BthF(x,t)=(6)222223(Bct+(1-B)r)260A2(1-B)Bh(t-tf)-u(t-tf)2222223(Bc(t-tf)+(1-B)r)式中A1=I0ötfA2=015A1(2th-tf)ö(th-tf)并且上述函数还应位移一个线路对雷击的最早响应时间t0,t0对线路各点均不一样,为使数值计算不出现奇点,假设整段线路的位移时间相同,且为线路上最近雷击点位移时间:22y0t0=x+y0=(7)ccx=0显然这一假设使得非x=0的点提前某个时刻施加了感应电势,将使计算结果偏大(偏向安全侧),这从后面的计算结果中亦可看
8、到。另外,计算中导线上的
