超-特高壓輸電線路雷電屏蔽性能三維先導仿真模型研究.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,雷電迎面先導對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計和防護的需求。本文以建立超/特高壓輸電線路雷電屏蔽性能三維先導仿真模型為研究目標,圍繞雷電迎面先導起始與發(fā)展過程建模和雷擊輸電線路三維空間電場計算兩個方面的基礎問題,開展深入細致的研究。
　　研究了已有的正極性迎面先導特性試驗方法的

2、等效性。以間隙電場時空相似為原則,結合放電過程試驗觀測,提出了負極性棒-棒間隙和正極性棒-板間隙中電場空間分布與自然雷電條件不相似;負極性板-棒間隙中,下棒電極附近的電場空間分布與自然雷電條件一致,然而間隙電場時間等效性還有待完善。盡管已有的長間隙放電試驗方法均無法直接模擬雷電迎面先導過程,但是通過開展典型間隙的放電試驗觀測,獲取正極性先導起始和發(fā)展特性,對于雷電迎面先導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),為雷電迎面先導仿真模型的驗證提供了基礎數(shù)據(jù)。
　　研究了正極性先導發(fā)展過程中空間電荷量的計算方法,建立了基于熱電離機理的正極性先導發(fā)展仿真模型,并利用典型間隙放電試驗觀測結果驗證了模型的有效性?；谒⒌哪Ｐ?對負極性板-棒間隙試驗方法中,背景電場隨時間的變化特性與正極性迎面先導起始和發(fā)展特性的關系進行了分析。通過與最新的雷電觀測結果的對比,提出了用于雷電迎面

4、先導發(fā)展過程仿真的先導通道電流和發(fā)展速度外推關系。
　　開展了雷云和下行先導作用下輸電線路附近空間動態(tài)三維電場計算方法研究。提出了輸電線路和桿塔的單元劃分和模擬電荷配置方法,通過引入并行計算技術,提高了三維電場的求解效率。利用計算方法研究了計算模型維度、工作電壓和桿塔對下行先導作用下輸電線路空間電場計算結果的影響。
　　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。實現(xiàn)了計及架空輸電線路三維結構影響的雷電下行先導和