雷电波的衰减与变形问题研究 research on attenuation and distortion problems of lightning overvoltage.pdfVIP

匿翌翌莲委要歪豆盈歪西 陈丛丛，张小青 (北京交通大学电气工程学院，北京 100044) 摘要：在同时考虑冲击电晕和由集肤效应引起的大地阻抗频率特性的基础上．研究雷电过电压波沿架空 线路传播时衰减与变形的问题。对冲击电晕和大地阻抗进行离散化和线性化．计算出相应的参数．这种计 算方法不仅简化了算法，而且可用于工程实践中。在PSCAD软件中建立电力系统的输电线路模型．模拟雷 电流打在线路杆塔顶部发生反击，测量同一点在不同情况下的雷电过电压波，然后进行对比．并测量在不 同情况下的耐雷水平，准确直观地反映了冲击电晕和集肤效应这2种因素对雷电波的影响．为系统设计和 1：程实践奠定了基础． 关键词：冲击电晕；集肤效应；PSCAD；频率特性；耐雷水平 中图分类号：TM863 文献标志码：A 文章编号：1004—9649(2013)12．0012．04 0引言 集肤效应，考虑到大地的有限传导性以后，输电 线路的参数，如电阻、电感等。其值都随着频率 雷电波在沿输电线路传播的过程中．受冲击 的改变而改变。对于由2根避雷线和1根导线组 电晕和大地阻抗频率特性的影响最为严重川．因而 成的输电系统．输电线路方程可写为 波在传播的过程中会发生衰减和变形。随着电压 Z12Z13 等级的提高．这2个因素的影响更为突出．尤其 Z丑彳23 是在系统设计和绝缘配合中。 Z32Z33 在以往雷电波的计算研究中．考虑电晕后惯 用的计算方法是使用延迟公式．这种方法忽略了 睢(u。u2u3)1为各导线的对地电压，，=(ili2 多输电系统之间的相互影响．而且也没有考虑集 肤效应，即大地阻抗的频率特性。本文同时考虑 中闭合的磁链所决定的互感方阵．Z-为由集肤效 了冲击电晕和集肤效应的影响。考虑冲击电晕的 应引起的附加阻抗。Z参数的计算方法如下。 方法是在输电线路中插人非线性电晕支路．首先 M的参数值可按式(1)计算【2】 将输电线路合理地分为若干段．在每l段中取某 一点的电压作为本段电压．根据此电压插入动态 悱等ln等 (1) 电容来模拟电晕。 大地的集肤效应对线路电阻和电感的影响． k帆=等ln争 (2) 由于限于数学分析上的困难．未对其有深入研究． 式中：现，，巩i，鬼，n如图1所示；‰为空气的导 更没有在工程实践中考虑这一因素。本文将大地 磁系数。 阻抗离散化和线性化．用一系列二端口网络来模 由卡松计算公式(1)可得 拟．充分考虑了这一因素，且避免了频域一时域的 反复转换．既简化了计算又可得到准确的数据。 巩i=訾r鬻姐㈣ V 口 ^+、／^‘+一 1 参数的频率特性 经过适当变换．可得频域中的表达式为 时变电流通过任何有传导性的介质都要产生 巩一簪ln謦 (4) 收稿日期：2013-08．02 基金项目：国家自然科学基金资助项目 万方数据