雷击配电线路过电压及避雷器防护特性分析

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:tianxiaowei2030
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配电线路的绝缘水平一般较低,雷电效应对其有很大的威胁。架空线路在入户前一段常以传输线缆的形式敷设,雷电电磁波很容易通过传输线缆的耦合作用侵入终端设备。由于线路走廊有限,10kV配电线路与输电线路会出现并行架设的情况,其防雷特性十分容易受并行输电线路的影响。因此需要分析架空导线耦合雷电电磁波的特性以及输电线路遭受雷击后对配电线路防护产生的影响。为了有效的提高避雷器的防雷效率,有必要分析其对线路终端设备雷击暂态特性的影响。文章首先建立了架空线缆、闪电通道一体化模型,利用模拟8/20μs单脉冲及多脉冲雷电流进行试验,分析线缆耦合过电压波形和能量特性。利用EMTP软件建立输配电线路模型,分析输电线路避雷线遭受雷击对配电线路的电磁影响及输电线路对配电线路的屏蔽保护作用,计算雷击输电线路避雷线时配电线路感应过电压,并对其影响因素进行了分析。搭建完整的安装柱上变压器的配电系统模型,分析不同因素对终端设备雷击暂态特性的综合影响。最后利用多属性决策方法计算了配电线路安装避雷器与否影响其耐雷水平的各个因子的权重。研究的主要结论如下:(1)架空线缆耦合电压波形以阻尼振荡波形式衰减,耦合电压幅值整体随冲击电流的增大而增大,多脉冲条件下两者不是对应的比例关系;单脉冲冲击下,耦合能量随冲击电流峰值以指数形式增加,多脉冲冲击下,其整体随冲击电流峰值的增加而增加,但是当耦合电压出现重叠、互连现象时,其会在几微秒内耦合到大量的能量,从而出现低雷电流高能量的现象。(2)输电线路避雷线高度对屏蔽系数的影响很大,当输配电线路为15m间距,避雷线高度为30m和15m时,屏蔽系数分别为0.996和0.409。配电线路感应过电压随着避雷线高度的增加而降低,随二者间水平距离和高度差的增大而减小,随输电线路接地电阻的增大而增加。当避雷线高度从10m增至20m时,感应过电压降低了17%,当两者水平间距从20m增至30m时,其降低了18.5%,接地不良情况下线路感应过电压十分容易超过其绝缘水平。(3)终端设备过电压随避雷器接地电阻的增大而增大,损坏概率也随其增大而增加,避雷器接地电阻是4Ω和30Ω时,其损坏概率的值分别为8%和32%。敷设避雷线及避雷器安装间距越小,其过电压也越小。避雷器接地电阻为8Ω,未敷设避雷线,当间距由180m减小到60m时,过电压幅值降低了29%。所以敷设避雷线及减小避雷器安装间距,可以在不降低终端设备雷电防护水平的情况下增加高电阻率地区避雷器的接地电阻。(4)线路未安装避雷器时,安装避雷线、杆塔接地电阻、提高线路绝缘水平、安装防雷间隙四个影响因子的权重分别为:0.123,0.3098,0.081,0.0617,表明杆塔接地电阻对线路耐雷水平的影响最大。而分别安装一支,两支,三支避雷器后,各个因子的权重分别为:0.0839,0.1781,0.059,0.0731,0.123,0.1844,0.2985,安装避雷器所占的比重远大于其他几个因子。优化避雷器的安装方式后,安装避雷器的总数由优化前的6支减少到5支,线路雷击跳闸率由2.386次/100km.a减小到了2.012次/100km.a,有效的提高了避雷器的利用率。
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