云计算-雷击杆塔冲击阻抗及过电压的计算方法研究.pdf

雷击杆塔冲击阻抗及过电压的计算方法研究 本文旨在研究云计算-雷击杆塔冲击阻抗及过电压的计算方法。雷电的破坏作用极大，雷击时强大的脉冲能量能够侵入电子、电力系统，烧断电缆、烧坏电子设备，造成系统瘫痪，设备故障的事例屡见不鲜。因此，深入对雷电的电磁场研究，更好的了解雷电的特性就显得十分必要，尤其是在电力系统中，由于雷击所引发的事故非常多，所造成的损失也往往非常巨大。 在电力传输系统中，杆塔的设计就要充分考虑到防雷击的性能。雷电会产生以下影响： 1. 电气效应：低电压的升高和浪涌可能对所有连接至电力网络的设备产生损害。 2. 点动力效应：在电磁场中的导体有可能受到其它导体的机械应力影响，这有可能产生变形及损害。 3. 热效应：焦耳效应有可能产生热效应，从而引起火灾。 4. 生命损害：电击伤害及烧伤。 5. 电磁感应效应：在一个瞬变电磁场内，感应电流可能在任何导体内产生。 在雷击事故中，雷直接击到线路杆时危害最大，当雷电流流过杆塔时，由于杆塔的冲击阻抗使得该点的对地电位大大升高，从而导致雷击点与导线之间的电位差远远超过了线路绝缘冲击放电电压，进而引起绝缘子串沿面放电、短路等事故。 因此，本研究的目的是为了研究云计算-雷击杆塔冲击阻抗及过电压的计算方法。通过对雷电的电磁场研究，更好的了解雷电的特性，并且发展出一套可靠的计算方法来预测雷电的影响。 在国内外研究现状中，对雷电冲击的预测，在电力、电信系统的设计中非常重要。杆塔冲击阻抗作为防雷电设计中的重要参数，是传输线的雷电运行分析中的一个重要因素。许多学者已经在这方面进行了实验和理论的研究。 J ord孤首先提出冲击阻抗的理论公式，在公式中，在纽曼感应公式的基础上，假设杆塔内有底端到顶部的电流的分布是一致的。然而，这里忽略了反射电流的作用。把杆塔看作一个圆柱体，二者登高，圆柱体的半径为杆塔半径的平均值，且电流在杆塔中的传播速度为光速。 Lundhdon等人在电磁场理论的基础上提出了杆塔冲击阻抗的理论公式，其中只考虑了杆塔入射电流所产生的矢量电势的效应，塔内的电流传播速度设为光速。 Brel J er等人对实际的传输线杆塔冲击阻抗进行了测量。通过使用一种反射测试的方法，在杆塔的顶部得到了165欧姆的阻抗值。所测得的传播速度也近于光速。 Chi shol m和wahab使用了标度模型的测量方法，Chi shol l I l 使用时域反射的方法来测量杆塔冲击阻抗并对水平和垂直的电流均进行了测量。在塔的内部测得的传播速度为光速，而wahab使用直接方法在入射电流的不同角度下测量，得到的值为光速的8沪_90％。 这些实验结果表明杆塔的冲击阻抗与雷电流的入射角度密切相关。全标量杆塔阻抗的测量方法也是一种直接的测量方法，利用倾斜的和水平的入射电流，给出了一个基于EMTP的冲击阻抗值，传播速度为光速。 后来又有人采用雷击时传输杆塔冲击响应的测量方法。在测量的基础上，估计了杆塔的冲击阻抗，并给出了一个基于EMTP的杆塔模型。这些结果表明冲击响应予杆塔的冲击阻抗取决于雷电放电的路径。 最近他们又给出了其理论方面的成果，他们用电磁场数值计算的分析方法估计杆塔冲击阻抗，并将计算结果与场地的测试结果相比较。 在以往研究中所未解决的问题上述各种试验和数值的研究已经证实了杆塔的冲击响应与冲击阻抗与入地电流的方向又密切的关系，这些结果对于分析杆塔冲击阻抗来说有着十分重要的作用。但是，理论方面的研究仍然不能够对实验结果进行很好的解释。在关于杆塔冲击响应的特性分析中，有两个问题： 1) 雷击时产生的电流波沿着传输杆塔和雷电放电路径传播，同时电磁场是以横向磁场的形式向前传播。然而，还很少有人在电磁场理论的基础上来分析电流传播与电磁场之间的关系。 2) 实际的累积过程中有电流的反射回击，反射电流的传播速度对雷击电流引起的电磁场也有着重要的影响。但是，关于这方面的理论模型并没有被充分发展。 因此，本研究的目标是为了解决这些问题，并发展出一套可靠的计算方法来预测雷电的影响。