基于微分環(huán)的輸電線路雷電流的非接觸式測量研究.pdf

1、高壓架空輸電線路是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其分布很廣、縱橫交錯(cuò)、綿延數(shù)百乃至上千公里，所以極易遭受雷擊。統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國高壓線路由雷擊引起的跳閘次數(shù)占運(yùn)行的總跳閘次數(shù)的40％~70%，在多雷、山區(qū)以及土壤電阻率高的地區(qū)，雷擊輸電線路而引起的事故率則更高。當(dāng)架空輸電線路遭受雷擊時(shí)就可能引起線路跳閘造成停電事故，以及造成設(shè)備損毀甚至導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解等重大事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。雷電目前

2、已經(jīng)成為電力系統(tǒng)故障的最主要原因之一，無論是線路、變電站還是用電設(shè)備，如何使它們能夠更好的抵御雷電及其產(chǎn)生的電磁暫態(tài)過程的沖擊是電力系統(tǒng)雷電防護(hù)中亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題。目前，深入研究輸電線路的雷擊傳播特性、雷擊特征量提取、反擊/繞擊故障模式識(shí)別與雷擊故障位置的準(zhǔn)確獲取及其防御是未來電力系統(tǒng)防雷中最具前景和最活躍的發(fā)展方向。
　　輸電線路雷電參數(shù)的測量是進(jìn)行線路防雷研究工作的基礎(chǔ)，它可以為研究雷電特性、分析雷害事故原因、鑒定雷

3、擊故障責(zé)任以及制定線路的防雷對策和絕緣配合設(shè)計(jì)提供精確的原始數(shù)據(jù)，因而具有十分重要的意義。與現(xiàn)有的輸電線路雷電流測量方法相比，本文提出的基于微分環(huán)的輸電線路雷電流測量方法是通過耦合雷擊故障行波在輸電導(dǎo)線上傳播時(shí)在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生的暫態(tài)磁場從而實(shí)現(xiàn)的測量，因而可以實(shí)現(xiàn)對線路上雷擊故障暫態(tài)電流的非接觸式測量，同時(shí)具有測量精度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了測量距離為2m的微分環(huán)，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，取得了很好的效果。為了知道雷擊線路時(shí)雷擊點(diǎn)

4、附件的桿塔上各導(dǎo)線上電流的分布情況，本文基于EMTP-ATP建立了雷擊500kV輸電線路的仿真模型，并對雷擊塔頂以及雷擊C相導(dǎo)線時(shí)雷電流在各桿塔上的分布情況進(jìn)行了仿真研究。通過對雷電流分布情況的仿真研究，從而更有效的對用于現(xiàn)場安裝的微分環(huán)傳感器進(jìn)行改進(jìn)。
　　由于輸電桿塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且體積龐大，目前還不具備在桿塔上進(jìn)行試驗(yàn)的條件。為了能夠?qū)谖⒎汁h(huán)的雷電流非接觸式測量方法從理論上進(jìn)行有效的驗(yàn)證，本文基于時(shí)域有限差分法參照某實(shí)際的5

5、00kV輸電桿塔，建立了雷電流在輸電線路上傳播時(shí)的仿真模型，研究了桿塔周圍的雷擊瞬態(tài)電磁場的分布情況。并結(jié)合微分環(huán)的測量及安裝特性設(shè)置了一系列的探測點(diǎn)，對各探測點(diǎn)處的磁場信號(hào)與被測電流信號(hào)之間的幅值以及波形特性進(jìn)行了深入的研究。通過分析發(fā)現(xiàn)各探測點(diǎn)處的磁場強(qiáng)度波形與被測電流波形一直，幅值與被測電流之間呈現(xiàn)一穩(wěn)定的線性關(guān)系，并且雷擊桿塔上不同相導(dǎo)線時(shí)各探測點(diǎn)記錄的磁場強(qiáng)度幅值以及波形的極性都具有不同的特性，并以此初步建立了基于微分環(huán)測量信