开题报告--配电线路防雷技术的研究_XL

项目研究主要内容
2.湛江地区配电线路防雷现状 2.湛江地区配电线路防雷现状 全面考察湛江地区10kV及35kV配电线路已有 的线路防雷措施，分别针对不同的线路绝缘方 式，对重点配电线路的等值波阻抗、电容电流， 绝缘子的劣化情况，杆塔类型、高度，杆塔、 避雷器及配电装置的冲击接地电阻，避雷线的 保护角，避雷器的安装以及安装方式（单相或 三相）等参数进行数据整理及实地测量。 全面掌握可能引起配电线路雷害事故的各种 因素，通过图表等形式详细展示其可能影响配 电线路防雷性能的因素。
项目意义
配电线路能否安全、稳定、可靠地运行， 不但直接关系到企业用电的畅通，用电人员的 安全，而且涉及到电力系统能否正常的运行。 因此本课题组将结合湛江地区的地形和气候特 点，分析区域内配电线路及配电装置防雷措施 的运行情况，同时针对架空绝缘线路遭受雷击 断线事故对配电网架空绝缘线路遭受雷击的原 因进行研究。着重针对雷击跳闸率高的输电线 路易击杆塔、易击区段，研究如何提高其耐雷 水平、减小线路的雷击跳闸率，从而减少配电 网雷击损坏率，提高配电网供电可靠性的综合 处理方法。
项目研究主要内容
6.制定防雷方案 6.制定防雷方案 从整体研究发展来看配电线路的防雷研究与 输电线路防雷研究相比要薄弱很多，雷害事故在 配电网事故中占了相当大一部分比例，且随着电 力系统的发展，对配电线路供电可靠性的要求同 样在提高，6~35kV绝缘水平较低，网架结构复杂， 需要针对配电网防雷的特点提出更加切实可行的 整体性防雷方案，确保配电网稳定可靠的运行。 研究与制定湛江地区配电网经济合理的防雷方案 和措施。 7.项目总结 7.项目总结 对本项目所涉及的各类防雷措施的实际应用 效果进行评估，对防雷总体解决方案进行经验总 结，并通过湛江地区的实际运行观察效果，以便 在南方电网进行推广。
背景资料
湛江供电局子公司湛江吴川、廉江和雷州供电局， 由于面积大，供电可靠性就难以得到保障，在分 别是在统计时间内分别有185次线路开关跳闸中有 96次雷击跳闸、370次线路开关跳闸中有119次雷 击跳闸和289次线路开关跳闸中有64雷击跳闸。 在10kV线路和设备故障情况统计中发现2010年 度造成变压器损失的有：2010年4月17日前山站前 市线遭遇雷击导致许宅变压器烧损、6月12日东山 站东山线东山01开关雷击导致变压器故障、6月15 日迈旺站10kV西湾线雷击导致变压器故障。 雷击还导致32起左右的击穿避雷器的故障，其 他由雷击导致的如断线，损坏瓷瓶等线路和设备 故障情况更是达70余起。 因此如何减少配电线路的雷害事故成为电力系 统安全稳定运行的一项重要内容。
项目研究主要内容
1.湛江地区配电线路雷电现状 1.湛江地区配电线路雷电现状 湛江是多雷暴地区，雷暴活动剧烈，雷电强 度大。年平均雷暴日90天，最多的一年有117天。 如2009年7月7日至7月9日，湛江市城区发生10kV 线路故障10起；2009年6月就发生了因雷击导致 供电中断故障29起，严重影响了工农业生产和居 民的日常生活。 项目组将主要针对湛江地区配电网，对该地 区历年来的落雷情况进行资料整理收集，分别针 对架空裸导线和架空绝缘导线，根据不同雷电流 幅值、落雷次数以及配电网雷击跳闸率进行数据 分类整理归纳，针对重点线路即湛江地区雷害较 为严重的线路、区域进行现场调研。记录雷害的 时间、危害以及具体受损情况，较为详细的掌握 湛江地区配电线路落雷的具体情况。
背景资料
湛江是多雷暴地区，雷暴活动剧烈，雷电强 度大。年平均雷暴日90天，最多的一年有117天。 如2009年7月7日至7月9日，湛江市城区发生 10kV线路故障10起；2009年6月就发生了因雷击 导致供电中断故障29起，严重影响了工农业生 产和居民的日常生活。 湛江局10kV线路跳闸次数其中雷州供电局最 为严重，湛江雷州供电局的10kV公用馈线有100 条，共计公用线路长度为4092.70km，其结线方 式绝大多数均为单放射型单放射97%，在2010年 度统计时间内在289次线路开关跳闸内就有64次 属于雷击跳闸。
项目进展汇报—感应雷有限元建模 项目进展汇报 感应雷有限元建模
感应雷模型示意图
项目进展汇报—感应雷有限元建模 项目进展汇报 感应雷有限元建模
局部放大模型
项目进展汇报—感应雷有限元建模 项目进展汇报 感应雷有限元建模
导线附近的网格划分图
项目进展汇报—感应雷有限元建模 项目进展汇报 感应雷有限元建模
研究思路
1）收集整理湛江地区落雷情况，分别根据不 同雷电流幅值及其相应的落雷次数较为详细的 掌握本地区落雷的具体情况； 2）全面考察湛江地区10kV及35kV配电线路已 有的线路防雷措施，通过测量典型线路杆塔接 地电阻、避雷器接地电阻以及线路和变电站单 相故障电容电流等参数，全面分析引起配电线 路雷害事故的原因； 3）分别根据不同电压等级讨论线路雷害成因， 并根据直击雷以及感应雷过电压的情况，确定 其对系统正常运行可能带来的危害；
研究报告章节安排 研究报告章节安排
第一章 配电线路防雷研究背景 1.1 配电线路防雷研究目的和意义 1.2 国内外研究现状综述 1.3 本报告主要研究内容 第二章 湛江地区配电线路雷电现状 对湛江地区配电线路雷电情况进行归纳和分析，掌握配电线 路雷电故障情况，并确定后续具体防雷研究的实际参数。 2.1 湛江地区配电线路基本情况 2.2 湛江地区配电线路雷电故障情况 2.3 湛江地区典型配电网雷电事故分析 2.4 本章小结 第三章 湛江地区配电线路现有防雷措施问题分析 本章将对湛江地区配电线路的现有防雷措施进行调研和分析， 并确定防雷重点及保护弱点。 3.1 湛江地区配电线路雷电过电压分析 3.2 湛江地区配电线路防雷现有情况分析 3.3 湛江地区配电线路雷击跳闸率的原因分析 3.4 本章小结
项目进展汇报
已有资料 2009年10kV线路跳闸次数统计表 湛江供电局2010年配网基础数据及故障 明细 配网故障明细表（分公司）-调度提供 已部分完成内容
部分资料整理、理论分析及物理建模 第四章 配电线路直击雷及感应雷过电压分析及 仿真 第五章 配电线路防雷水平的研究与仿真分析
项目进展汇报
预期完成内容： 预期完成内容： 实测内容 分别针对不同的线路绝缘方式，对重点配电线 路的等值波阻抗、电容电流，绝缘子的劣化情 况，杆塔类型、高度，杆塔、避雷器及配电装 置的冲击接地电阻，避雷线的保护角，避雷器 的安装以及安装方式（单相或三相）等参数进 行数据整理及实地测量。 具体防雷方案制定 分别根据配电线路的雷电情况、电压等级、绝 缘方式等因素对防雷措施进行分析，从而选择 一种或数种经济合理的防雷措施。
项目研究主要内容
3.配电线路雷害成因 3.配电线路雷害成因 在掌握各种因素的前提条件下，找出主要影 响因素。分别根据不同电压等级和绝缘方式讨 论线路雷害成因，并根据直击雷以及感应雷过 电压的情况，以及已有的防雷手段确定其是否 会影响系统正常运行，甚至可能带来的危害。
项目研究主要内容
4.配电线路防雷措施 4.配电线路防雷措施 用于提高架空裸导线防雷性能的措施包括： 加强线路绝缘、加装线路避雷器、降低杆塔接 地电阻、装设自动重合闸装置、架设避雷线、 合理使用消弧线圈等。用于提高架空绝缘导线 防雷性能的措施包括：架空避雷线、架设杆塔 氧化锌避雷器(MOA)、提高线路绝缘水平、增设 箝位绝缘子、增设限流削弧角、增长闪络路径、 增设线路过电压保护器、增设防雷支柱绝缘子 和增设防弧金具等手段。 分别根据配电线路的雷电情况、电压等级、 绝缘方式等因素对防雷措施进行分析，从而选 择一种或数种经济合理的防雷措施。
项目研究主要内容
5.实例仿真和验证 5.实例仿真和验证 利用有限元思想进行雷击的建模分析，通过直 接利用麦克斯韦方程式组建立的空间电磁场来分 析感应雷入地电流分布情况以及输电线路上产生 的感应电荷等子项。通过仿真软件的电磁场分布 直观地了解实时的雷击具体情况，得到接地线雷 电流，接地体地中散流以及输电线路上的感应雷 的详细值。可以利用电力系统传统的电磁暂态分 析软件PSCAD/EMTDC或实测结果来印证ANSYS结论。 通过电磁暂态仿真软件仿真结果，利用数学处 理软件MATLAB对其结论进行总结，并和已有研究 成果或实测情况进行验证。 针对架空绝缘导线和湛江地区的实际雷击情况 对防雷保护间隙进行选型和经济性分析，分析各 种保护间隙特点。
研究思路
4）分别根据线路的电压等级对常见用于配电 的架空裸导线以及架空绝缘线路的防雷措施进 行分析。同时讨论配电设备的防雷措施； 5）利用计算机对配电线路防雷措施进行建模 仿真并和实际情况进行验证； 6）湛江地区配电网经济合理的防雷方案和措 施的研究与制定； 7）防雷措施实际应用效果评估、经验总结以 及在南方电网进行推广。
相导线的磁场强度突变了3597407 3597407倍 即约为359.7万倍） 359.7万倍 A相导线的磁场强度突变了3597407倍 （即约为359.7万倍） 3.2195万倍 B相导线上的磁场强度突变了32195倍 （即约为3.2195万倍） 相导线上的磁场强度突变了32195倍 即约为3.2195万倍） 32195 C相导线的磁场强度突变了31640倍 相导线的磁场强度突变了31640倍 31640 （即约为3.164万倍） 即约为3.164万倍） 3.164万倍
项目应用和相关效益
珠江三角洲地区是我国改革开放的先行地 区，是我国重要的经济中心区域，在全国经 济社会发展和改革开放大局中具有突出的带 动作用和举足轻重的战略地位。配电网在电 力系统中有举足轻重的作用，但是珠三角绝 大多数地区同时又属于多雷区，有的甚至是 强雷区。本项目将对减少雷电事故损失，保 证电力系统中配电线路系统在雷害事故频繁 发生的地区的安全运行有其重要的学术意义 和实际应用价值。
研究报告章节安排 研究报告章节安排
第四章 配电线路直击雷及感应雷过电压分析及仿真 本章主要讨论雷击附近架空线路区间时，架空配电线路感应雷 过电压计算的数学模型（包括大地为理想导体和非理想导体两种情 况）。 4.1 直击雷过电压产生机理 4.2 感应雷过电压产生机理 4.3 直击雷的计算及数学模型 4.4 感应雷的计算及数学模型 4.5 本章小结 第五章 配电线路防雷水平的研究与仿真分析 本章主要讨论避雷系统的设计（包括避雷线、避雷器的设计与 选型），同时对线路杆塔高度、杆塔的等值波阻抗、冲击接地电阻、 线路的绝缘方式等因素影响10kV配电线路防雷性能进行研究。 5.1 湛江地区典型配电线路基本参数 5.2 直击雷耐雷水平分析及仿真 5.3 感应雷耐雷水平分析及仿真 5.4 配电线路雷击跳闸率的影响因素及分析 5.5 本章小结
研究报告章节安排 研究报告章节安排
第六章 湛江地区配电线路防雷措施研究 本章针对湛江地区配电网防雷的特点提出更加切实可行的整 体性防雷方案，确保配电网稳定可靠的运行。研究与制定湛江地 区配电网经济合理的防雷方案和措施。 6.1 配电线路加装避雷器 6.2 完善配电设备的防雷保护措施 6.3 降低线路配变及避雷器接地电阻 6.4 提高配电线路绝缘水平 6.5 改善线路结构和合理应用自动重合闸 6.6 装设消弧装置降低建弧率 6.7 本章小结 第七章 全文总结
配电线路防雷技术的研究
湛江供电局 电力工程系
背景资料
配电网络由于网络结构复杂、绝缘水平较 低且同时连接变电站和众多用户，不但直击 雷能造成雷害事故，且感应雷也能造成较大 的危害。据统计，在10～35kV电压等级的配 电网中，雷击跳闸率居高不下，同时柱上开 关、刀闸、避雷器、变压器以及套管等设备 在强雷电也时有损坏。有电网故障分类统计 表明，在配电线路运行的总跳闸次数中，由 于雷击引起的跳闸次数约占总跳闸次数70%～ 80%。 因此，对配电网的防护现状进行认真的分 析和研究，找出雷害事故频发的原因，找出 配电网在防雷措施和防雷设备上存在的缺陷 和不足，提出改进和完善措施是非常有必要 的。
不同雷击时间配电线路磁场强度分布 A相2.6微秒时瞬间相位分别为0度，90度，-60度
磁场强度分布（0）
磁场强度分布（-60）
磁场强度分布（90）
项目进展汇报—感应雷有限元建模 项目进展汇报 感应雷有限元建模
导线磁场分布(对比加载雷电流)
Βιβλιοθήκη Baidu
不加雷电流各导线磁场强度分布 （A导线的电位为0度）
加雷电流各导线磁场强度分布 （A导线的电位为0度）