输电线路毕业设计说明书

XX 大学毕业设计说明书某 1000kV 输电线路防雷性能分析摘 要：到目前为止，雷击仍然是造成线路跳闸停电事故的主要原因，也是变电站侵入波的来源。而随着电压等级提高，线路上传统的避雷线防护作用失效而导致绕击的影响也越来越大，因此我国正在建设的 1000kV 晋东南一南阳一荆门单回输电示范工程中，已将绕击防护作为线路防雷保护的主要工作。因此，准确计算输电线路的耐雷水平和跳闸率对保证特高压输电系统安全运行显得尤为重要。本文首先对反击耐雷性能理论进行分析。运用规程法计算反击跳闸率，并且进行性能分析。然后对绕击耐雷性能进行分析。运用考虑工作电压的改进电气几何模型对输电线路绕击性能进行了分析，着重分析工作电压对绝缘子伏秒特性的影响，采用击矩法计算绕击跳闸率。接着对特高压输电系统耐雷性能及影响因素进行研究，最后给出相关限制措施。因此论文研究结果将为提高晋东南一南阳一荆门 1000kV 特高压输电线路耐雷性能提供理论依据和数据，并为同类型线路提供参考。关键词：雷击，特高压交流输电，耐雷性能，绕击跳闸率，反击跳闸率Abstract:Up to now,lighting striking 15 still main damage of Power transmission line,is main reason of making line tripping and outage.Meanwhile,lighting surge wave,which introduced by lightning stroking to transmission line,invading into substation over the line also is the key factor Which impacts on the safe operation of the substation equipment.The UHV transmission project of Jindongnan-nanyang nanyang-Jingmen of our country which is under construction,regards round-strike protection as main work of power transmission line protection.so accurately calculate lightning withstand level and lightning trip-out rate is much important to ensure the secure and stable operation of power system.at first,the lightning withstand performances of back striking is described in this paper. Application of regulation method to calculate the counterattack trip-out rate, and performance analysis.And then the theory of the lightning withstand performances of shielding failure .The theoretical analysis of the lightning withstand performances for shielding failure back,using the improved EGM which could take the effect of AC operating voltage into account,mainly analyze the influence of AC operating voltage to V-S characteristics of insulator,and calculate round-strike switching rate with strike moment method,use Click the moment method count The shielding failure rate.Carry XX 大学毕业设计说明书on study the lightning protection performance and influence factors of UHV transmission system, finally gives the relevant restrictions. Therefore, the research results will provide theoretical basis and data to improve the lightning protection performance of Jindongnan- Nanyang-Jingmen 1000kV UHV transmission line, and offer a reference for the same type of line.Keywords:Lightning, UHV AC Transmission, lightning withstand leve, round-strike switching rate, back-strike switching rateXX 大学毕业设计说明书目 录1 绪论 .11.1 课题研究的背景和意义 .11.2 国内外的研究现状 .11.2.1 输电线路防雷保护发展 .11.2.2 输电线路耐雷性能的计算方法 .21.3 晋东南-南阳- 荆门 1000kV 交流输电线路简介 .31.4 本文的主要内容 .32 1000KV 输电线路反击跳闸率研究 .52.1 规程法计算耐雷水平和反击跳闸率 .52.1.1 输电线的耐雷水平计算 .52.1.2 反击跳闸率的计算 .72.2 1000KV 输电线路实例分析 .82.2.1 晋东南-南阳杆塔分析 .82.2.2 南阳-荆门杆塔分析 .113 1000KV 输电线路绕击跳闸率的计算分析 .143.1 规程法计算绕击跳闸率 .143.1.1 绕击率 .143.1.2 绕击耐雷水平 .143.1.3 绕击跳闸率 .143.2 利用电气几何模型计算绕击跳闸率 .143.3 1000KV 输电线路实例分析 .183.3.1 晋东南-南阳实例分析 .183.3.2 南阳-荆门实例分析 .213.4 小结 .234 1000KV 输电线路雷击跳闸率的影响因素 .254.1 影响绕击跳闸率的因素分析 .254.1.1 地面倾斜角的影响 .254.1.2 保护角的影响 .254.2 影响输电线路反击跳闸率的因素 .254.2.1 导线波阻抗的影响 .264.2.2 接地电阻的影响 .275 线路的防雷改进措施 .28XX 大学毕业设计说明书5.1 防雷分析 .285.1.1 绕击分析 .285.1.2 反击分析 .285.2 防雷改进措施 .286 结论 .317 总结与体会 .328 致 谢 .339 参考文献 .34附录 外文资料翻译 .35第 页1XX 大学毕业设计说明书1 绪论1.1 课题研究的背景和意义在我国将逐渐开展特高压输电建设的背景下，对特高压输电线路所涉及的相关问题进行深入细致的研究具有重大的现实意义和指导意义。本课题正是针对交流特高压输电线路防雷保护性能及其限制雷击跳闸率等问题进行的深入研究。从技术角度看，采用特高压输电技术是实现提高电网输电能力的主要手段之一，还能取得减少占用输电走廊，改善电网就够等方面的优势。从经济方面的角度看，根据目前的研究成果，输电 10GW 水电条件下，与其它输电方式比较，特高压交流输电有竞争力的输电范围能够打到 1000-1500 公里，如果输送距离远、输送容量大，特高压的竞争优势更加明显。在特高压输电系统中，耐雷性能是关系到设备绝缘设计的关键因素，直接影响设备制造成本和系统的运行性能，所以尽可能提高耐雷性能对特高压输电技术的应用具有非常重要的意义。1.2 国内外的研究现状1.2.1 输电线路防雷保护发展电力负荷的迅速增长，大容量、远距离输电的不断需求，发电与输电技术日益变化。随着超高压输电线路和变电站的数目越来越多，环境问题变得日益突出，特别是输变电用地的约束条件限制了超压输电的发展。前苏联 1000kV 级交流系统的额定电压(标称电压)1150kV，最高电压 1200kV，是世界上已有工程中最高者。 前苏联从 1985 年 8 月至今共建成 2350km 1150kV 输电线路和 4 座 1150kV 变电站(其中 1 座为升压站)。其中有 907km 线路和 3 座 150kV 变电站( 其中 1 座为升压站)从 1985 年1990 年按系统额定电压 1150kV 运行了 5 年之久。之后由于前苏联经济上的解体和政治原因，卡札克斯坦中央调度局将全线降压为500kV 电压等级运行，在整个运行期间，过电压保护系统的设计并不需要进行修改，至今运行情况良好。日本 1000kV 电力系统集中在东京电力公司，1988 年开始建设 1000kV 输变电工程，1999 年建成 2 条总长度 430km 的 1 000 kV 输电线路和 1 座 1000 kV 变电站，第1 条是从北部日本海沿岸原子能发电厂到南部东京地区的 1000kV 输电线路，称为南北线(长度 190km)，南新泻干线、西群马干线 ;第 2 条是联接太平洋沿岸各发电厂的1000kV 输电线路，称为东西线路(长度 240 km)，东群马干线、南磬城干线，此外日本还建成了 1 座新楱名 1100kV 变电站，所有的 1000kV 线路和变电站从建成后都一直降压为 500kV 电压等级运行，考虑配合太平洋沿岸和东北地区原子能发电厂的建设拟升压至额定电压 1000kV 运行，但是由负荷增长停止不前，电源建设和 1000kV 升压计划也大幅推迟，预计在 21 世纪 10 年代后期才能升压至 1000kV 运行。 第 页2XX 大学毕业设计说明书20 世纪 70 年代，意大利和法国受西欧国际发供电联合会的委托进行欧 洲大陆选用交流 800kV 和 1050kV 输电方案的论证工作，之后意大利特高压交流输电项目在国家主持下进行了基础技术研究，设备制造等一系列的工作，并于 1995 年 10 月建成了1050kV 试验工程，至 1997 年 12 月，在系统额定电压(标称电压)1050kV 电压下进行了 2 年多时间，取得了一定的运行经验。 我国的特高压电网指的是 1000kV 交流特高压和800kV 直流特高压输电电网。我过得特高压技术研究相对较晚，1986 年，我国开始致力于特高压交流输电技术的研究，并取得一系列的研究成果。1994 年，武汉高压研究所建立起 1000kV 级，长 200m，8分裂导线水平排列的试验研究线段。2005 年，提出建设 1000kV 交流特高压和800kV直流特高压输电系统。2006 年，1000kV 特高压交流试验示范工程全面建设。 2009 年1 月 6 日晋东南南阳荆门 1000 千伏特高压交流试验示范工程建成以来，向家坝上海800 千伏特高压直流输电示范工程、锦屏苏南800 千伏特高压直流输电工程等一系列特高压工程相继投运，通过一条条特高压电网，北方的煤、西部的水以及风、光等新能源在全国范围内得以优化配置，经由这条条“高速公路”为这片土地源源不断地注入了腾飞的血液! 2015 年， “三华”特高压电网形成“三纵三横一环网” ，即：锡盟、蒙西、张北、陕北能源基地通过三个纵向特高压交流通道向南京、南昌和长沙送电，北部煤电、西南水电通过三个横向特高压交流通道向潍坊、徐州、皖南和长三角特高压环网送电。此外，还建设淮南南京泰州苏州上海浙北皖南淮南长三角特高压双环网。1.2.2 输电线路耐雷性能的计算方法从各国的实际运行来看，雷击仍然是输电线路安全可靠运行的主要危害。例如：瑞典 1986 年由于雷击而引起的事故占所有事故的 51%；日本 50%以上的电力系统事故是由于雷击输电线路引起的；国际大电网回忆公布的美国、前苏联等 12 个国家的电压为 275500kV，总长为 3.27 万 km 输电线路连续 3 年运行资料中指出，雷害事故占总事故的 60%。因此，早在 20 实际 60 年代，各国就利用模拟试验，现场实测、概率统计方法和计算机综合等手段对此展开了许多研究工作，取得了许多重要的研究成果，提出了许多确定输电线路耐雷性能的方法，为提高输电线路耐雷水平，保障线路的安全可靠运行提供了重要依据和参考。输电线路耐雷性能的分析主要分为反击耐雷性能和绕击耐雷性能。目前用于输电线路反击耐雷性能的计算方法有以下几种：规程法、行波法、蒙特卡洛法、故障树法、EMTP 法。用于分析输电线路绕击耐雷性能的方法和模型主要有以下几种：规程法、经典电气几何模型（EGM） 、改进电气几何模型、输电线路雷电绕击的先到发展模型、输电线路绕击概率模型。本文中对反击耐雷性能分析将采用规程法进行计算，对绕击耐雷性能分析将采用规程法和经典电气几何模型进行分析。第 页3XX 大学毕业设计说明书1.3 晋东南-南阳- 荆门 1000kV 交流输电线路简介图 1.1 “晋东南-荆门”特高压输电线路走向图图 1.1 为“晋东南南阳荆门”特高压输电线路走向图，线路起自 1000kV 晋东南变，经 1000kV 南阳开关站，止于 1000kV 荆门变，线路全长 645 公里，共有杆塔1285 基，分别由山西、河南、湖北三省电力公司负责运行维护。线路被分为两部分，其中晋东南南阳段命名为长南一线，全长 358.43km，南阳荆门段命名为南荆一线，全长 286.57 公里。其中，山西境内线路全长 118 公里，共有杆塔 229 基，占全线总长度的 18%；河南境内线路全长 346 公里，共有杆塔 700 基，占全线总长度的 54；湖北境内线路全长 181 公里，共有杆塔 356 基，占全线总长度的 28。1.4 本文的主要内容根据运行经验表明雷击是特高压输电线路可靠运行的主要危害之一。特高压输电线路杆塔更高，线路更长，防雷的问题更加突出。为保证特高压输电线路的安全运行，结合 1000kV 晋东南一南阳一荆门交流输变电工程设计及安全运行的需要，论文主要研究内容：根据规程法计算 1000kV 单回输电线路的雷击跳闸率；分析杆塔冲击接地电阻、第 页4XX 大学毕业设计说明书波阻抗对反击跳闸率的影响情况；根据 whitehead 击距法计算 1000kV 单回输电线路的绕击跳闸率；分析地面倾斜角、保护角、工频电压等因素对 1000kV 绕击跳闸率的影响情况。第 页5XX 大学毕业设计说明书2 1000kV 输电线路反击跳闸率研究雷直击与有避雷线线路的情况可分为 3 种，即雷击杆塔塔顶；雷击避雷线档距中央和雷绕过避雷线击于导线，即反击和绕击。2.1 规程法计算耐雷水平和反击跳闸率本设计主要采用规程法对反击耐雷性能进行计算和分析规程法中对线路反击的计算，简单方便，而且经过了实践的检验，能够满足目前我国一般输电线路的雷电反击系统设计要求。但该标准在对输电线路反击耐雷水平进行分析时，将杆塔视为一等值电感，杆塔上任意点的电位相同，既不能反映雷击塔顶时雷电流在杆塔上的传播过程，以及反射波对杆塔各节点电位的影响，也不能反映绝缘子串上电压随时间的变化过程，特别是对特高压杆塔，杆塔高，反射波对杆塔各节点电位的影响较大，各点电位相差很大，因此，规程法的计算是一种简化的计算方法，与实际的雷击过程有一定的差距，适用于高压、超高压输电线路，而对特高压输电线路具有较大的局限性。2.1.1 输电线的耐雷水平计算（1）波阻抗对导线来说：（2.1）kkrhZ2ln10（2.2）jkkj d0l式中 为导线自波阻抗； 为 k