变电站雷击过电压计算及对站内监测设备的影响

发布时间：2017-07-27 10:14

  本文关键词：变电站雷击过电压计算及对站内监测设备的影响

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【摘要】：为实现能源的高效配置,打造安全可靠的电能传输网络,高压输电成为当今电网的发展趋势。变电站过电压问题不仅影响到电气设备绝缘的合理设计,也关系到电力系统的安全可靠运行。过电压基本分为内部过电压和外部过电压,其中外部过电压主要指的是雷击过电压。本文主要针对雷击过电压开展了过电压仿真计算以及雷击对电气设备监测系统的影响研究。随着电网智能化的发展,不仅站内电气设备较多,而且各种监测系统也分布其中,当雷电冲击波入侵时,不仅会产生过电压,同时也伴随较大的电流,必然会产生强电场和强磁场,除影响电气设备之外,还可能会对各种监测系统产生不利影响。目前国内外针对雷击变电站造成监测系统不利影响的研究相对较少。论文对冲击特性下的线路、杆塔及变电站站内设备进行了分析,选取了合适的仿真模型和合理参数。主要根据规程和雷击特点确定了雷电流等值电路及仿真模型,设定了雷电流峰值及波形参数；针对杆塔,分析了目前应用的各种模型,确定了杆塔的有损多波阻抗模型；并针对变电站进线段、线路终端及其余导线分别确定了不同的线路模型。分析了三种判断绝缘子闪络判据,采用日本的新藤模型作为绝缘子的闪络判据；利用分段指数法来模拟MOA模型的伏安特性；利用等值入口电容等效变电站内GIS和主变等一次设备。以实际500kV变电站为基础,根据各设备仿真模型和实际参数,在ATP-EMTP软件中构建了较为完善的变电站雷击影响模型,得出最严重时的运行方式为单出线单母线单主变方式的结论,并验证了在母线中段增设避雷器抑制过电压的有效性。分析了雷击点、杆塔接地电阻和避雷器主变之间距离对过电压的影响,并得出尽量降低#2杆塔接地电阻可以降低过电压幅值以及实际情况允许时尽量靠近主变安装避雷器的结论。最后重点研究了雷击入侵时产生的强电场和强磁场对各种监测设备的影响,并以GIS的外置式UHF局放监测传感器为例,通过仿真计算详细分析了GIS罐体外部的电场和磁场分布及其对局放监测传感器的影响。结果表明,由于罐体材料为金属材料,且具有良好接地,雷击造成的强电场基本不会对GIS外部造成影响,而雷击造成的强磁场却依然在罐体外部存在一定磁场。通过分析UHF局放监测传感器的等效电路,并利用MagNet软件进行仿真计算,发现雷击时泄露到罐体外部的磁场,最高可产生323V的电压,这对于弱电系统足以造成破坏性影响,因此,实际应用时为保证这一类监测系统的正常运行,应采取必要的防护措施。
【关键词】：变电站 雷击过电压 防雷 EMTP MagNet
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM863;TM63
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 选题背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 杆塔上的雷击过电压计算14-18
• 1.2.2 线路上的直击雷过电压计算18-19
• 1.2.3 线路上的感应雷过电压计算19-20
• 1.3 本论文的主要工作20-22
• 第二章 变电站雷击过电压仿真模型选择及参数确定22-38
• 2.1 EMTP软件介绍22-23
• 2.2 仿真模型选择及参数确定23-37
• 2.2.1 雷电流模型23-24
• 2.2.2 输电线路模型24-28
• 2.2.3 杆塔模型28-33
• 2.2.4 绝缘子串模型33-34
• 2.2.5 避雷器模型34-36
• 2.2.7 变电站内电气设备的模型36-37
• 2.3 本章小结37-38
• 第三章 变电站雷击过电压仿真计算38-52
• 3.1 变电站背景资料38-40
• 3.1.1 变电站主接线图38
• 3.1.2 变电站运行方式38-39
• 3.1.3 各设备的绝缘水平39-40
• 3.1.4 工频过电压的影响40
• 3.2 仿真模型及计算结果40-43
• 3.3 防雷保护方案分析43-45
• 3.4 雷击过电压影响因素分析45-47
• 3.5 绕击过电压分析47-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 雷击对变电站内设备传感器的影响52-64
• 4.1 MagNet软件介绍53
• 4.2 电磁环境仿真计算53-58
• 4.2.1 GIS几何模型建立54-56
• 4.2.2 传感器处理模型56-58
• 4.3 计算结果及说明58-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 结论与展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间的学术成果69-70
• 附件70

【共引文献】

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本文编号：580901