基于ATP-EMTP输电线路多脉冲雷电响应研究
发布时间：2021-03-07 19:47
电力作为工业、农业、现代科学技术以及国防正常发展的基本动力,关系到一个国家是否能正常运转的一个特殊行业。在电力行业中,架空输电线路在电力系统中扮演着举足轻重的地位,它将发电厂与电力用户紧密的连接在一起。然而架空输电线路通常跨越几十到上百公里,雷电击中输电线路导致其电压升高引起断路器跳闸成为电力系统故障的主要原因。由电力系统历年事故数据分析得到雷击引起线路跳闸事故约占线路总跳闸事故的40%70%。随着近代防雷技术以及信息技术的提高,现场雷电数据表明,自然界中80%的雷电都具有多重闪击过程,因此有必要分析多脉冲雷电冲击下输电线路的响应问题。本文使用光学电场传感器从现场测得雷电数据,得到多脉冲雷电数据,通过使用雷电定位系统的校核以及其雷电流幅值大小所构成的雷电流幅值的累积概率证实了所测多脉冲雷电数据的真实可靠性。使用MATLAB根据IEC所推荐的双指数标准雷电波所定义的波前时间、波尾时间、以及上升陡度,获取相应的参数。使用ATP-EMTP对输电线路各部分进行等效建模。建立多脉冲雷电源时,将多脉冲雷电间隔时间由20200ms转换为20us,将多脉冲雷...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多脉冲雷电图
因此在实际实验对 ZnO 亚敏电阻的性能评估时相比于单脉冲电流实验多脉冲电压冲击实验能够更加符合实际雷电情况。印尼卡渣玛达大学 Tarcicius Haryono[19]等使用如图 1.4 所示多脉冲电流发生器电路产生如图1.5所示8/20 s多脉冲冲击电流对ZnO避雷器进行实验。实验装置由5个34uF最大放电电压为 25kV 的高压电容，每个电容都可在电流脉冲下在不同的时间击穿产生脉冲电流，通过使用计算脉冲电流发生器电路时间间隔最大可为 1000ms，在该文中作者选择时间间隔为 35ms，如图 1.5 所示。对 ZnO 施加 10kV，11kV，12kV 的电压，通过红外线以及 X 光线对避雷器的热能进行检测，比较在不同电压下避雷器的响应情况，结果表明大多数 ZnO 块的失效主要是 ZnO 块以裂缝的形式出现，而该裂缝的出现会导致流过 ZnO 避雷器在低阻抗下的泄露电流急剧增加，过大的泄露电流会被断路器视为电力系统的短路电流，对电力系统造成巨大的冲击，另外在多脉冲冲击实验下 ZnO 的主要破坏在于永久性地使其残压低于额定值的 5%以上，如继续使用会使断路器开路以及电源跳闸，当雷电流过大时，会直接使避雷器炸裂。
图 1.5 8/20 s多脉冲电流波形Fig1.5 Multiple impulse current 8/20 swaveshape黑龙江省雷电灾害预警防护中心、中国气象科学研究院高纬度雷电研究实验室、南京信息工程大学李鹏飞[20]等，借助同时序多脉冲雷电冲击高电压发生器，研究了多脉冲冲击雷电在脉冲序数不同时以及脉冲间隔时间不同时氧化锌压敏电阻在动作负载的性能变化情况。实验研究结果表明：在多次单脉冲雷电冲击下，会积累 ZnO 压敏电阻内部的损伤，当损伤达到一定程度后，主要表现为 ZnO 出现裂痕以及边角损坏；当改变多脉冲雷电冲击的间隔时间（由 50ms 改为 20ms、100ms）以及改变一次多脉冲雷电的脉冲序数时（5 脉冲改为 10 脉冲以及 20 脉冲），对 ZnO 的破坏都有明显的差别。尤其是改变间隔时间产生的破坏程度更加明显。多脉冲雷电冲击 ZnO 压敏电阻本身产生的热应力为其劣化损坏的主要原因。德国应用科学大学电气工程学院 Maik Koch[21]在 2017 年在巴西举办的雷电保护国际研讨会上使用多脉冲雷电发生器比较避雷器在8/20 s和10/350 s下单脉冲以及多脉冲雷电流下性能问题，这是多脉冲雷电冲击第一次以学术报告的形式向全世界防雷界进
【参考文献】：
期刊论文
[1]多脉冲雷电冲击下金属氧化物的破坏形式[J]. 李鹏飞,张春龙,吕东波,杨仲江,赵军. 高电压技术. 2017(11)
[2]输电线路走廊雷电流幅值分布统计方法[J]. 赵淳,雷梦飞,陈家宏,谷山强,王佩,赵俊杰. 高电压技术. 2017(05)
[3]我国电网雷电监测与防护技术现状及发展趋势[J]. 陈家宏,赵淳,谷山强,向念文,王宇,雷梦飞. 高电压技术. 2016(11)
[4]基于集成光学电场传感器的过电压测量技术[J]. 谢施君,汪海,曾嵘,李建明,庄池杰,王乃会. 高电压技术. 2016(09)
[5]一种保护变电站220kV断路器用串联小间隙氧化锌避雷器的研究与应用[J]. 林春清,郭兆成,马士恩,樊力. 电瓷避雷器. 2015(02)
[6]一种特高压交流输电线路冲击电晕的改进模型[J]. 文艺,李淳,李建明. 高压电器. 2015(02)
[7]输电线路的雷击跳闸概率预测计算新方法[J]. 赵芝,石季英,袁启海,林济铿,叶剑华,胡世骏. 电力系统自动化. 2015(03)
[8]基于正交设计法的220kV同塔双回输电线路反击耐雷水平影响因素[J]. 刘渝根,尚龙龙,谢丽娜,王建南,田金虎,李理. 高电压技术. 2014(03)
[9]光学电压互感器偏光干涉测量模式 (一)常见偏光干涉测量模式局限性分析[J]. 黄荔生,马善军,许灿华,徐启峰. 电力系统自动化. 2014(02)
[10]改进的双指数函数雷电流波形及其辐射电磁场的计算[J]. 张岩,刘福贵,汪友华,王川川,刘荣美. 电工技术学报. 2013(S2)
博士论文
[1]架空输电线路雷电监测及雷击杆塔暂态特性分析[D]. 杨勇.重庆大学 2012
[2]光学电压传感器研究[D]. 潘峰.华中科技大学 2011
[3]特高压直流输电线路耐雷性能分析方法研究[D]. 伏进.重庆大学 2009
硕士论文
[1]多脉冲下的输电线路瞬态过电压研究[D]. 王梧熠.南京信息工程大学 2018
[2]多脉冲下ZnO压敏电阻特性变化研究[D]. 李鹏飞.南京信息工程大学 2016
[3]雾霾中绝缘子积污特性及其交流放电特性研究[D]. 隆晨海.重庆大学 2015
本文编号：3069700
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多脉冲雷电图
因此在实际实验对 ZnO 亚敏电阻的性能评估时相比于单脉冲电流实验多脉冲电压冲击实验能够更加符合实际雷电情况。印尼卡渣玛达大学 Tarcicius Haryono[19]等使用如图 1.4 所示多脉冲电流发生器电路产生如图1.5所示8/20 s多脉冲冲击电流对ZnO避雷器进行实验。实验装置由5个34uF最大放电电压为 25kV 的高压电容，每个电容都可在电流脉冲下在不同的时间击穿产生脉冲电流，通过使用计算脉冲电流发生器电路时间间隔最大可为 1000ms，在该文中作者选择时间间隔为 35ms，如图 1.5 所示。对 ZnO 施加 10kV，11kV，12kV 的电压，通过红外线以及 X 光线对避雷器的热能进行检测，比较在不同电压下避雷器的响应情况，结果表明大多数 ZnO 块的失效主要是 ZnO 块以裂缝的形式出现，而该裂缝的出现会导致流过 ZnO 避雷器在低阻抗下的泄露电流急剧增加，过大的泄露电流会被断路器视为电力系统的短路电流，对电力系统造成巨大的冲击，另外在多脉冲冲击实验下 ZnO 的主要破坏在于永久性地使其残压低于额定值的 5%以上，如继续使用会使断路器开路以及电源跳闸，当雷电流过大时，会直接使避雷器炸裂。
图 1.5 8/20 s多脉冲电流波形Fig1.5 Multiple impulse current 8/20 swaveshape黑龙江省雷电灾害预警防护中心、中国气象科学研究院高纬度雷电研究实验室、南京信息工程大学李鹏飞[20]等，借助同时序多脉冲雷电冲击高电压发生器，研究了多脉冲冲击雷电在脉冲序数不同时以及脉冲间隔时间不同时氧化锌压敏电阻在动作负载的性能变化情况。实验研究结果表明：在多次单脉冲雷电冲击下，会积累 ZnO 压敏电阻内部的损伤，当损伤达到一定程度后，主要表现为 ZnO 出现裂痕以及边角损坏；当改变多脉冲雷电冲击的间隔时间（由 50ms 改为 20ms、100ms）以及改变一次多脉冲雷电的脉冲序数时（5 脉冲改为 10 脉冲以及 20 脉冲），对 ZnO 的破坏都有明显的差别。尤其是改变间隔时间产生的破坏程度更加明显。多脉冲雷电冲击 ZnO 压敏电阻本身产生的热应力为其劣化损坏的主要原因。德国应用科学大学电气工程学院 Maik Koch[21]在 2017 年在巴西举办的雷电保护国际研讨会上使用多脉冲雷电发生器比较避雷器在8/20 s和10/350 s下单脉冲以及多脉冲雷电流下性能问题，这是多脉冲雷电冲击第一次以学术报告的形式向全世界防雷界进
【参考文献】：
期刊论文
[1]多脉冲雷电冲击下金属氧化物的破坏形式[J]. 李鹏飞,张春龙,吕东波,杨仲江,赵军. 高电压技术. 2017(11)
[2]输电线路走廊雷电流幅值分布统计方法[J]. 赵淳,雷梦飞,陈家宏,谷山强,王佩,赵俊杰. 高电压技术. 2017(05)
[3]我国电网雷电监测与防护技术现状及发展趋势[J]. 陈家宏,赵淳,谷山强,向念文,王宇,雷梦飞. 高电压技术. 2016(11)
[4]基于集成光学电场传感器的过电压测量技术[J]. 谢施君,汪海,曾嵘,李建明,庄池杰,王乃会. 高电压技术. 2016(09)
[5]一种保护变电站220kV断路器用串联小间隙氧化锌避雷器的研究与应用[J]. 林春清,郭兆成,马士恩,樊力. 电瓷避雷器. 2015(02)
[6]一种特高压交流输电线路冲击电晕的改进模型[J]. 文艺,李淳,李建明. 高压电器. 2015(02)
[7]输电线路的雷击跳闸概率预测计算新方法[J]. 赵芝,石季英,袁启海,林济铿,叶剑华,胡世骏. 电力系统自动化. 2015(03)
[8]基于正交设计法的220kV同塔双回输电线路反击耐雷水平影响因素[J]. 刘渝根,尚龙龙,谢丽娜,王建南,田金虎,李理. 高电压技术. 2014(03)
[9]光学电压互感器偏光干涉测量模式 (一)常见偏光干涉测量模式局限性分析[J]. 黄荔生,马善军,许灿华,徐启峰. 电力系统自动化. 2014(02)
[10]改进的双指数函数雷电流波形及其辐射电磁场的计算[J]. 张岩,刘福贵,汪友华,王川川,刘荣美. 电工技术学报. 2013(S2)
博士论文
[1]架空输电线路雷电监测及雷击杆塔暂态特性分析[D]. 杨勇.重庆大学 2012
[2]光学电压传感器研究[D]. 潘峰.华中科技大学 2011
[3]特高压直流输电线路耐雷性能分析方法研究[D]. 伏进.重庆大学 2009
硕士论文
[1]多脉冲下的输电线路瞬态过电压研究[D]. 王梧熠.南京信息工程大学 2018
[2]多脉冲下ZnO压敏电阻特性变化研究[D]. 李鹏飞.南京信息工程大学 2016
[3]雾霾中绝缘子积污特性及其交流放电特性研究[D]. 隆晨海.重庆大学 2015
本文编号：3069700
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3069700.html
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