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、綿延數(shù)百乃至上千公里，所以極易遭受雷擊。統(tǒng)計資料顯示，我國高壓線路由雷擊引起的跳閘次數(shù)占運行的總跳閘次數(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。當架空輸電線路遭受雷擊時就可能引起線路跳閘造成停電事故，以及造成設備損毀甚至導致系統(tǒng)瓦解等重大事故，造成巨大的經(jīng)濟損失，嚴重影響電力系統(tǒng)運行的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。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)雷電防護中亟需解決的關鍵科學技術問題。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/繞擊故障模式識別與雷擊故障位置的準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)的測量是進行線路防雷研究工作的基礎，它可以為研究雷電特性、分析雷害事故原因、鑒定雷

3、擊故障責任以及制定線路的防雷對策和絕緣配合設計提供精確的原始數(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線上傳播時在導線周圍產(chǎn)生的暫態(tài)磁場從而實現(xiàn)的測量，因而可以實現(xiàn)對線路上雷擊故障暫態(tài)電流的非接觸式測量，同時具有測量精度高、安全性好等優(yōu)點。本文設計了測量距離為2m的微分環(huán)，并在實驗室進行了驗證試驗，取得了很好的效果。為了知道雷擊線路時雷擊點

4、附件的桿塔上各導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相導線時雷電流在各桿塔上的分布情況進行了仿真研究。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)傳感器進行改進。
　　由于輸電桿塔結構復雜并且體積龐大，目前還不具備在桿塔上進行試驗的條件。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行有效的驗證，本文基于時域有限差分法參照某實際的5

5、00kV輸電桿塔，建立了雷電流在輸電線路上傳播時的仿真模型，研究了桿塔周圍的雷擊瞬態(tài)電磁場的分布情況。并結合微分環(huán)的測量及安裝特性設置了一系列的探測點，對各探測點處的磁場信號與被測電流信號之間的幅值以及波形特性進行了深入的研究。通過分析發(fā)現(xiàn)各探測點處的磁場強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)定的線性關系，并且雷擊桿塔上不同相導線時各探測點記錄的磁場強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