计算500kV变电站的绕击耐雷水平毕业设计1_精品文档Word文档下载推荐.doc
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2011年6月XX
2
ApplicationofATP-drawaroundthecalculationof500kVsubstationlevelLIGHTNING
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摘要
由于输电线路所经地区的地形、地貌、雷电活动情况以及线路自身的防雷设计和绝缘水平不同,雷击引起的故障原因各不相同。
如果没有针对特殊地段采取特殊的防雷措施,难以收到较好的防雷效果。
国内外运行经验表明,500kV及以上电压等级输电线路,尤其在山区丘陵地带,绕击是造成雷击的主要原因。
因此要重视雷击跳闸原因的分析,根据具体情况及运行经验采取有效和针对性的防范措施,降低输电线路的雷击跳闸率。
本课题中应用ATP-draw计算程序计算500kV变电站的绕击耐雷水平。
通过仿真软件建立变电站按一线一变方式运行的情况下的变电站模型和进线端线路模型。
并计算当雷击于500kV变电站近区输电线路导线上时,变电站内高压电器设备上的过电压水平。
计算研究中,先假定一个变电站内电气设备的绝缘配置水平,与计算得到的耐雷水平进行比较,来判断此次绕击是否会发生线路跳闸事故。
对仿真结果进行分析,通过对比数据得出变电站的绕击耐雷水平,并进一步思考如何改进变电站的防雷能力。
关键词:
输电线路绕击电气几何模型绕击跳闸率耐雷水平
Abstract
Bytransmissionlinesbecauseofthetopographyofthearea,landscape,lightningactivities,andlinetheirowndifferentlevelsoflightningprotectiondesignandinsulation,lightningcausedbyfaultsfordifferentreasons.Ifthereisnospecialsectionforthelightningtotakespecialmeasures,themineisdifficulttoreceivegoodresults.Domesticandinternationaloperatingexperienceshowsthat,500kVandabovevoltagetransmissionlines,especiallyinthemountainoushills,aroundthelightningstrikeisthemaincause.Therefore,attentionshouldbepaidanalysisofthecauseslightningtrip,accordingtothespecificcircumstancesandoperatingexperiencetotakeeffectiveandtargetedpreventivemeasurestoreducetherateoftransmissionlinelightningtrip.
ApplicationofthisprojectcalculationprogramtocalculateATP-drawaround500kVsubstationLIGHTNINGlevel.Thesimulationsoftwaretoestablishachangesubstationlinerunbythecircumstancesofthesubstationmodelandintotheline-sidelinemodel.Andcalculatewhenlightningstrikesnearthe500kVtransmissionlinesubstationwire,thesubstationhighvoltageequipmentontheover-voltagelevel.Calculationofthefirstelectricaldeviceassumingasubstationinsulationstaffinglevels,andcalculatedtocomparethelevelofresistancetomine,todeterminewhethertheattackoccurredaroundthelinetripaccidents.Thesimulationresultsareanalyzed,thedataobtainedbycomparingLIGHTNINGaroundthesubstationlevel,andreflectfurtheronhowtoimprovethecapacityoftheminesubstation
Keywords:
transmissionlinesshieldingelectricalgeometricmodeltriparoundthestrikeratewithstandinglevel
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第一章绪论 1
1.1前言 1
1.2课题研究的意义 1
1.3输电线路绕击耐雷性能计算的国内外研究现状 1
1.4ATP-EMTP程序 5
1.5小结 6
第二章变电站的防雷与保护 7
2.1雷电参数 7
2.2雷电过电压 7
2.3雷电侵袭形式 7
2.4变电站主要设备 8
2.5变电站防雷措施和主要防雷装置 8
2.6小结 9
第三章仿真计算原理 10
3.1EGM的基本介绍 10
3.2绕击雷 11
3.3绕击跳闸率 11
3.4变电站中变压器到避雷器的安全距离 11
3.5小结 12
第四章雷电波绕击侵入500kV变电站的仿真计算 13
4.1电气主接线图 13
4.2雷电参数的模拟 15
4.3进线段的仿真 15
4.3计算结果 16
4.4小结 17
第五章总结与展望 18
5.1总结 18
5.2展望 18
参考文献 19
致谢 20
第一章绪论
1.1前言
根据国外超高压电网运行部门的统计数,大多数500kV变电站的侵入波跳闸事故都是由于雷电直接绕击于变电站近区输电线路引起。
当雷电绕击于500kV变电站近区输电线路导线时,雷电波将沿线路入侵变电站,损坏变电站内的高压电器设备。
ATP(选择性暂态程序)是目前世界上应用最广泛的电磁暂态仿真软件,现已广泛地应用于电力系统过电压暂态计算中。
随着我国500kV输电线路的建设和发展,如何提高500kV变电站安全可靠性的课题日益成为我国坚强电网的建设中的关键技术所在。
在雷电活动频繁的地区,由于雷击造成变电站内电气设备损坏的情况时常发生。
变电站内设备因雷击造成的绝缘损坏大多由输电线侵入的雷电过电压波引起。
为保证电网的安全稳定运行,减少变电站电气设备雷击损坏,应对变电站的雷电侵入波特性进行研究分析,以确保在各种运行方式下各电气设备因雷电引起的过电压值低于其额定雷电冲击耐受水平(BIL)。
研究沿线路传来的雷电波侵入变电站的波过程时,由于输电线的分布参数复杂,且变电站内设备和回路分支众多,雷电侵入波在变电站内将发生复杂的折反射。
为此,本文选取电磁暂态仿真计算程序ATP-draw对某500kV变电站进行仿真计,分析雷电侵入变电站时,在不同的运行方式、杆塔冲击接地电阻、雷击点与变电站的距离、避雷器的保护方式以及避雷器与保护设备之间的距离等因素下,雷电过电压对设备的影响。
1.2课题研究的意义
变电站是电力系统的枢纽,它担负着电网供电的重要任务,因此,它是防雷的重要保护部位。
由于变电站和架空线路直接连接,而线路的绝缘水平又比变电所内的电气设备为高,因此沿着线路侵入到变电所的雷电进行波的幅值也是很高的。
如无完善的保护设施,就有可能使变电站内的主变压器或者其他设备的绝缘损坏。
变电站一旦发生雷害事故,使设备受到损坏,就有可能造成大面积停电,给生产和生活带来重大损失和影响,其后果是十分严重的。
为此,研究变电站防雷和改进防雷技术对未来电力系统的发展具有举足轻重的意义。
1.3输电线路绕击耐雷性能计算的国内外研究现状
本世纪六十年代以前,线路绕击研究主要集中在实验室内小型模拟试验和现场运行经验的积累与总结,其中最主要的是前苏联学者V.V.BorgSdorv和
M.V.Kostenl的工作,M.V.Kostenko等人在1961年提出雷电绕击率经验公式。
六十年代初,美国E.R.Whitehead、H.R.Armstrong、G.R.Brown等人相继开展绕击的理论研究,并取得重要成果[1]。
他们根据计算和试验,完善和发展了分析绕击性能的电气几何模型(EGM),被称为Whitehead理论(本文简称为W’SEGM)。
该模型以确切的现场数据为基础,所以在雷电绕击设计中得到了广泛应用。
1963--1964年我国朱慕美教授在模拟试验的基础上独立提出了与Whitehead基本相似的模型。
随后,Sargent、Edksson、Mossa等人在EGM的完善和推广应用方面作了大量工作。
现代EGM,进一步考虑了击距的间隙系数、杆塔、弧垂和地形等各种因素的影响,并编制了相应的计算程序。
近年来,Eriksson、Dellera、Rizk等人将长空气间隙放电研究成果应用于绕击性能的研究,提出了先导发展模型(LPM),LPM认为:
在下行先导的作用下,接地结构物的上行先导的发生、发展及相遇过程,在决定绕击性能时起决定性作用,并引入吸引距离作为基本参数。
针对日本海岸冬季雷电活动的特点,Shindo提出在雷云作用下从高建筑物发生的上行雷闪的屏蔽分析模型。
这些成果是传统电气几何模型的重要发展。
下面重点介绍几个较有影响的雷电绕击计算模型,并对它们的优缺点进行分析。
(1)规程法
目前,我国雷电绕击系统设计及其性能估算,以我国电力行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》为依据。
标准认为:
绕击率与保护角、杆塔高度以及线路经过的地形、地貌、地质条件有关,平原和山区线路的绕击率与保护角和杆塔高度的关系如下
平原线路:
(1-1)
山区线路:
(1-2)
式中,为保护角(单位为度),为杆塔高度(单位为米)。
规程法中的绕击率计算公式,工程上应用简单方便,且它经过了
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