防雷设计作业.docx

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1、研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科目：变电站直击雷防雷设计教师：杨庆姓名：第二组学号：专业：电气工程与自动化类别：（学术、专业√）上课时间：2015年5月至2015年6月考生成绩：卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语：阅卷教师(签名)重庆大学研究生院制目录题目：1课程作业221ATP仿真21.1ATP仿真简介21.2ATP仿真过程31.3仿真结果分析42贝杰隆编程法解题82.1贝杰隆法原理82.1.1贝杰隆法概述82.1.2各元件等值计算电路82.1.3本题贝杰隆等效电阻102.2贝杰隆法程序仿真结果132.2.1仿真参数设置142.2.2贝杰隆

2、法仿真结果与ATP仿真结果对比143作业总结16附件1：贝杰隆法程序：17变电站直击雷防护设计课程作业第二组题目：右图为某变电站220kV系统简化接线图.右图为某变电站220kV系统简化接线图.设雷电源为-20kA。求：主变、进线入口、母线中间和变压器侧断路器上的过电压？（贝杰隆法编程、ATP）组号：第二组组员：张智刘鑫王伍静林翔万佳仑周洪宇韦冬洪22变电站直击雷防护设计课程作业第二组课程作业2下图为某变电站220kV系统简化接线图。设雷电源为-20kA。图1.1变电站220kV系统简化接线图以及各设备入口电容求：主变、进线入口、母线中间和变压器侧断路器上的过

3、电压？（贝杰隆法编程、ATP）同时采用ATP研究避雷器安装在哪个节点能够有效保护变电站内的设备。1ATP仿真1.1ATP仿真简介EMTP是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件。EMTP是Electro-MagneticTransientProgram（电磁暂态程序）的首字母缩写。为了对高压直流输电系统仿真，程序中增加了模拟二极管和晶闸管等开关器件的能力，像SPICE程序一样，现在有几种EMTP版本以用于个人计算机，如MicroTran、ATP等。所有版本的程序都具有BPA（美国邦纳维尔电力局，BonnevillePowerAdministration）的EMTP

4、原版的大部分功能。EMTP是一个不断发展的软件，拥有其不断发展的大量资源，因此成为美国电力系统和电子电力仿真方面的工作标准。其中ATP-EMTP(AlternativeTransientsProgram)是较为广泛使用的一个版本。目前，EMTP程序能够实现的主要功能有：①计算网络的稳态解,也可把此稳态解再作为暂态计算的初始条件。②计算网络中交直流电源频率从fmin到fmax以步长Δf变化时各个频率下的稳态解，以求得网络频率特性。③所计算的网络暂态过程包括：各种电气设备和外来因素引起的暂态过程；由各种故障引起的故障暂态及由系统各种元件参数的相互影响引起的谐振现象

5、；控制系统和一次系统相互影响的暂态过程。④此外，还可根据需要将计算中得到的各个暂态量在某一时间段进行傅里叶级数分解,得到各次谐波分量。基于以上功能，目前ATP主要应用于以下仿真：22变电站直击雷防护设计课程作业第二组①电力系统电磁暂态计算：电力系统暂态过电压分析，暂态保护装置的综合选择，高压并联电抗器的选择，氧化锌避雷器选择等；②电力系统的谐振过电压计算：计算由于磁饱和元件造成的铁磁谐振问题；③机电暂态计算：汽轮发电机的轴系扭振问题。发电机组的次同步振荡问题。本次变电站防雷设计主要利用变电站侵入波影响的研究，以及对于利用Matlab编译贝杰龙算法的一个验证。1

6、.2ATP仿真过程首先根据220kV变电站设备布局以及接线在ATP画出基本原理图如下：图1.2ATP仿真接线图各个器件的具体参数设定如下：①雷电源：电流源为标准雷电流：1.2/50μs，幅值为-20kA，雷电通道波阻抗为400Ω，在图中表示为并联于电流源的400Ω电阻；（电源用Heidler型电源）图1.3雷电流、线路参数设定②线路参数设定：根据常见的220kV变电站布局，除直接连接与母线上面的设备外，其他各个设备之间的距离为3米，母线上各个节点的距离为10m，线路采用分布参数，用波阻抗来等效模拟，波阻抗同样设为400，传播速度为光速；22变电站直击雷防护设计

7、课程作业第二组③隔离开关DS、电流互感器CT、断路器DL、电压互感器PT、主变T1按照题目所给的参数设定。④避雷器：本题采用单相线性避雷器，分别加在如图所示入口处、母线处、断路器处以及主变处测量电压的节点上，探究避雷器的安装位置对于降低雷电流侵入波幅值的影响。避雷器的伏安特性曲线设置如下：图1.4避雷器参数设定⑤仿真时间设定：仿真时间设为1ms，由于侵入波在最短路路径上3m的传播时间为10ns，所以仿真步长设定需要比改时间短，为2ns。1.3仿真结果分析当不采用避雷器的时候，入口处、母线处、断路器处以及主变处过电压波形如下图所示，由于传播速度为光速，而传播距离

8、较短，因此各处的波形只有微小的时间差，