沖擊電暈特性及其對線路雷電瞬態(tài)計算的影響.pdf

1、在架空線的雷電瞬態(tài)分析與計算中，沖擊電暈對雷電波的衰減與變形作用是通過其電壓-電荷特性，即伏庫特性來考慮的。現(xiàn)有的研究所涉及的電暈伏庫特性基本上都是在雙指數(shù)雷電波下取得的。而實測和仿真均表明，由于波的折、反射，侵入變電站的雷電過電壓波形多數(shù)呈衰減振蕩特征。為此，研究這種非標準型的衰減振蕩波下的電暈伏庫特性及其對線路雷電瞬態(tài)計算的影響就具有重要實際意義。針對該問題，本文擬從試驗和建模計算入手來開展系統(tǒng)的研究工作，具體落實在以下諸方面。

2、r>　　建立了一套沖擊電暈伏庫特性試驗系統(tǒng)，包括改造沖擊電壓發(fā)生器、電暈籠和測量模塊，該系統(tǒng)可測量衰減振蕩沖擊波下的伏庫特性。采用了比較有效的抗干擾措施，排除系統(tǒng)中雜散電容、電感對測量的影響，使得測量結果的準確性得到保障。試驗表明，衰減振蕩波下的伏庫特性表現(xiàn)出明顯的次回環(huán)特征，這是其與傳統(tǒng)雙指數(shù)沖擊波下伏庫特性的主要區(qū)別。通過改變外施電壓的波形研究了頻率和振蕩深度對伏庫特性的影響，研究發(fā)現(xiàn)，頻率越高電暈放電產(chǎn)生的電荷量越大，振蕩深度則與

3、次回環(huán)的大小直接相關。通過縮小比例模型試驗研究了分裂導線對衰減振蕩波下電暈伏庫特性的影響。試驗發(fā)現(xiàn)，隨著分裂數(shù)增大電暈放電量減小的同時，次回環(huán)也隨之縮小。
　　根據(jù)現(xiàn)有的氣體放電基本理論建立了沖擊電暈微觀數(shù)學物理模型，該模型通過對空間進行離散化處理可以同時計及碰撞電離、空間光電離、帶電粒子的漂移等微觀物理過程，可計算出沖擊電暈的伏庫特性。通過與本文以及文獻中試驗結果進行對比，驗證了該模型的有效性。根據(jù)計算得到的空間電場分布隨時間變

4、化關系，討論了衰減振蕩波下電暈發(fā)展過程，特別是次回環(huán)的形成機制。電場計算結果表明，反極性電暈有可能是次回環(huán)形成的原因之一。
　　使用時域有限差分法求解傳輸線方程，建立了多相架空線模型。使用矢量擬合方法和遞歸卷積技術，推出了在時域考慮線路參數(shù)頻率相關性的有限差分迭代公式。通過與EMTP-RV的計算結果以及文獻中的試驗結果進行校驗，驗證了架空線模型的有效性。應用該模型對典型輸電線路進行了計算分析，在不計及電暈的條件下調查了是否考慮多相

5、導線間的耦合對雷電瞬態(tài)計算結果的影響，并研究了衰減振蕩波下振蕩頻率和振蕩深度對衰減變形的影響。
　　將一種適用于雙指數(shù)沖擊的電暈模擬方式加入本文建立的架空線模型中，使之能夠計算雙指數(shù)波下的雷電瞬態(tài)過程，與文獻測量結果對比驗證了該方法的可行性。在此基礎上，進一步對該電暈模擬方式進行拓展，使其能夠計及衰減振蕩波下電暈的次回環(huán)特征。然后利用其來研究次回環(huán)對衰減變形計算結果的影響。計算結果表明，在負極性下，計及次回環(huán)與否將會對瞬態(tài)計算結果