基于FDTD的雷擊桿塔浪涌分析.pdf

1、電力設(shè)施中產(chǎn)生的浪涌信號(hào)估計(jì)是在電力系統(tǒng)的雷電保護(hù)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵步驟。在電力設(shè)備的雷擊浪涌分析中，使用電磁暫態(tài)分析軟件已經(jīng)大大提高了準(zhǔn)確性。但是電磁暫態(tài)分析軟件仿真是基于一個(gè)粗略的簡(jiǎn)易模型，雷擊的空間傳播過(guò)程分析仍有待研究，比如說(shuō)在地面上浪涌沿著導(dǎo)體的不均勻傳播，垂直于或傾向于導(dǎo)體的傳播，仍舊亟待解決。這就衍生了沿著傳輸桿塔、沿著輸電線(xiàn)路、沿著地線(xiàn)傳播的浪涌的分析。
　　在國(guó)內(nèi)的雷電保護(hù)設(shè)計(jì)中的雷擊分析大部分是通過(guò)電磁暫態(tài)分析軟件分

2、析桿塔受到雷擊并且產(chǎn)生回?fù)舻那闆r。因?yàn)槔讚魲U塔時(shí)傳播的電磁波為非橫電磁波，對(duì)尺寸更大、構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜的輸電桿塔來(lái)說(shuō)，使用EMTP軟件仿真結(jié)果會(huì)有一定誤差。使用時(shí)域有限差分法從電磁場(chǎng)的角度對(duì)雷擊桿塔進(jìn)行模擬仿真，可以比較精確的模擬出桿塔內(nèi)部的瞬態(tài)過(guò)程，可以更加有效的估計(jì)輸電線(xiàn)路和桿塔絕緣子的耐雷水平。
　　本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外時(shí)域有限差分法在雷擊領(lǐng)域的應(yīng)用背景，并簡(jiǎn)單的描述了時(shí)域有限差分法的基本原理以及基于準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)推導(dǎo)的細(xì)導(dǎo)線(xiàn)等效處理

3、方法;詳細(xì)闡述了基于時(shí)域有限差分法的雷擊桿塔浪涌分析的仿真建模過(guò)程，包括雷電通道在時(shí)域有限差分法中的建模、輸電線(xiàn)路和避雷線(xiàn)的建模、絕緣子的建模以及桿塔主體模型的近似等效建模，細(xì)導(dǎo)線(xiàn)等效模型的誤差在2％以?xún)?nèi);使用時(shí)域有限差分法對(duì)雷擊桿塔的浪涌進(jìn)行仿真分析，對(duì)同塔雙回路桿塔進(jìn)行仿真得到了桿塔上輸電線(xiàn)路和避雷線(xiàn)上的浪涌電流波形、絕緣子兩端的電壓波形，各相線(xiàn)上電流在絕緣子被擊穿后顯著地增加并短時(shí)間達(dá)到峰值，上相線(xiàn)和中相線(xiàn)的絕緣子分別在322ns

4、和375ns發(fā)生擊穿，擊穿電壓均約為1400kV，而下相線(xiàn)的絕緣子則在824ns才發(fā)生擊穿，擊穿電壓約為1100kV;并且在不添加絕緣子的條件下，對(duì)同塔雙回路桿塔進(jìn)行了仿真，得到了線(xiàn)上的浪涌電流和空間電場(chǎng)，同時(shí)對(duì)檔距為350m的兩個(gè)同塔雙回路桿塔進(jìn)行了仿真，分析了線(xiàn)上電流的波形變化，傳播到第二座桿塔的電流幅值相對(duì)第一座桿塔有小幅提高;在ATP-EMTP中建立了同尺寸桿塔的多波阻抗模型并進(jìn)行了仿真，線(xiàn)上電流波形與FDTD仿真結(jié)果對(duì)比可知，