沖擊電暈特性及其對(duì)線路雷電瞬態(tài)計(jì)算的影響.pdf

1、在架空線的雷電瞬態(tài)分析與計(jì)算中，沖擊電暈對(duì)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(shí)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)型的衰減振蕩波下的電暈伏庫特性及其對(duì)線路雷電瞬態(tài)計(jì)算的影響就具有重要實(shí)際意義。針對(duì)該問題，本文擬從試驗(yàn)和建模計(jì)算入手來開展系統(tǒng)的研究工作，具體落實(shí)在以下諸方面。

2、r>　　建立了一套沖擊電暈伏庫特性試驗(yàn)系統(tǒng)，包括改造沖擊電壓發(fā)生器、電暈籠和測(cè)量模塊，該系統(tǒng)可測(cè)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(duì)測(cè)量的影響，使得測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性得到保障。試驗(yàn)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(duì)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(guān)。通過縮小比例模型試驗(yàn)研究了分裂導(dǎo)線對(duì)衰減振蕩波下電暈伏庫特性的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著分裂數(shù)增大電暈放電量減小的同時(shí)，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(xué)物理模型，該模型通過對(duì)空間進(jìn)行離散化處理可以同時(shí)計(jì)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(jì)算出沖擊電暈的伏庫特性。通過與本文以及文獻(xiàn)中試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該模型的有效性。根據(jù)計(jì)算得到的空間電場(chǎng)分布隨時(shí)間變

4、化關(guān)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(jī)制。電場(chǎng)計(jì)算結(jié)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(shí)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(shù)，推出了在時(shí)域考慮線路參數(shù)頻率相關(guān)性的有限差分迭代公式。通過與EMTP-RV的計(jì)算結(jié)果以及文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，驗(yàn)證了架空線模型的有效性。應(yīng)用該模型對(duì)典型輸電線路進(jìn)行了計(jì)算分析，在不計(jì)及電暈的條件下調(diào)查了是否考慮多相

5、導(dǎo)線間的耦合對(duì)雷電瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果的影響，并研究了衰減振蕩波下振蕩頻率和振蕩深度對(duì)衰減變形的影響。
　　將一種適用于雙指數(shù)沖擊的電暈?zāi)M方式加入本文建立的架空線模型中，使之能夠計(jì)算雙指數(shù)波下的雷電瞬態(tài)過程，與文獻(xiàn)測(cè)量結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了該方法的可行性。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)該電暈?zāi)M方式進(jìn)行拓展，使其能夠計(jì)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(duì)衰減變形計(jì)算結(jié)果的影響。計(jì)算結(jié)果表明，在負(fù)極性下，計(jì)及次回環(huán)與否將會(huì)對(duì)瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果