超-特高壓輸電線路雷電屏蔽性能三維先導(dǎo)仿真模型研究.pdf

1、超/特高壓輸電線路的雷電屏蔽是制約電網(wǎng)安全運(yùn)行水平提升的瓶頸問題之一。超/特高壓輸電線路的幾何尺度大、工作電壓高,雷電迎面先導(dǎo)對(duì)屏蔽性能的影響開始凸顯,致使傳統(tǒng)的雷電屏蔽分析方法已無法滿足其雷電屏蔽設(shè)計(jì)和防護(hù)的需求。本文以建立超/特高壓輸電線路雷電屏蔽性能三維先導(dǎo)仿真模型為研究目標(biāo),圍繞雷電迎面先導(dǎo)起始與發(fā)展過程建模和雷擊輸電線路三維空間電場(chǎng)計(jì)算兩個(gè)方面的基礎(chǔ)問題,開展深入細(xì)致的研究。
　　研究了已有的正極性迎面先導(dǎo)特性試驗(yàn)方法的

2、等效性。以間隙電場(chǎng)時(shí)空相似為原則,結(jié)合放電過程試驗(yàn)觀測(cè),提出了負(fù)極性棒-棒間隙和正極性棒-板間隙中電場(chǎng)空間分布與自然雷電條件不相似;負(fù)極性板-棒間隙中,下棒電極附近的電場(chǎng)空間分布與自然雷電條件一致,然而間隙電場(chǎng)時(shí)間等效性還有待完善。盡管已有的長(zhǎng)間隙放電試驗(yàn)方法均無法直接模擬雷電迎面先導(dǎo)過程,但是通過開展典型間隙的放電試驗(yàn)觀測(cè),獲取正極性先導(dǎo)起始和發(fā)展特性,對(duì)于雷電迎面先導(dǎo)仿真模型的建立和完善具有重要意義。本文利用CCD高速攝影儀,獲取了

3、典型間隙中正極性先導(dǎo)起始電壓、臨界電暈半徑和發(fā)展速度等的宏觀特征參數(shù),為雷電迎面先導(dǎo)仿真模型的驗(yàn)證提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　研究了正極性先導(dǎo)發(fā)展過程中空間電荷量的計(jì)算方法,建立了基于熱電離機(jī)理的正極性先導(dǎo)發(fā)展仿真模型,并利用典型間隙放電試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了模型的有效性。基于所建立的模型,對(duì)負(fù)極性板-棒間隙試驗(yàn)方法中,背景電場(chǎng)隨時(shí)間的變化特性與正極性迎面先導(dǎo)起始和發(fā)展特性的關(guān)系進(jìn)行了分析。通過與最新的雷電觀測(cè)結(jié)果的對(duì)比,提出了用于雷電迎面

4、先導(dǎo)發(fā)展過程仿真的先導(dǎo)通道電流和發(fā)展速度外推關(guān)系。
　　開展了雷云和下行先導(dǎo)作用下輸電線路附近空間動(dòng)態(tài)三維電場(chǎng)計(jì)算方法研究。提出了輸電線路和桿塔的單元?jiǎng)澐趾湍M電荷配置方法,通過引入并行計(jì)算技術(shù),提高了三維電場(chǎng)的求解效率。利用計(jì)算方法研究了計(jì)算模型維度、工作電壓和桿塔對(duì)下行先導(dǎo)作用下輸電線路空間電場(chǎng)計(jì)算結(jié)果的影響。
　　建立了超/特高壓輸電線路雷電屏蔽性能分析的三維仿真模型。實(shí)現(xiàn)了計(jì)及架空輸電線路三維結(jié)構(gòu)影響的雷電下行先導(dǎo)和