论文部分内容阅读
随着电力系统的不断发展,特高压直流输电线路总里程不断增加。由于它架线位置高、跨地距离远、途经地形复杂,在运行中更容易受到雷电袭扰,其运行稳定性和可靠性受到严重威胁。因此,对特高压直流输电线路耐雷性能的分析研究具有重要意义。关于特高压直流输电线路耐雷性能的研究,主要集中在反击和绕击两个方面。目前,该类研究考虑因素并不全面,反击耐雷性能考虑的因素主要为杆塔呼称高、绝缘子长度、接地电阻、雷电流幅值等;绕击耐雷性能考虑的因素主要为导线架线高度、保护角、地面倾角等。这些研究均未考虑外绝缘性能变化对线路耐雷性能的影响。实际上,在不同的环境中,绝缘子表面憎水性、积污程度以及绝缘子的串型有所不同,从而表现出不同的外绝缘特性,使输电线路的耐雷性能发生变化。为研究特高压直流输电线路耐雷性能的影响因素,本文从反击和绕击两个方面来进行。(1)由于±800kV绝缘子冲击闪络电压数据较少,且难以通过实验获得,本文基于COMSOL建立110kV复合绝缘子3D仿真模型并仿真计算其冲击闪络电压。并与现有研究中所得冲击电压进行对比,用于验证该方法的准确性;在此基础上,建立±800kV绝缘子3D仿真模型并仿真计算其冲击闪络电压,并与理论计算值对比验证;(2)基于PSCAD建立特高压直流输电线路反击仿真模型,该模型包括输电线路模型、绝缘子闪络模型、杆塔模型、接地电阻模型、雷电流模型等。用仿真模型计算特高压直流输电线路的反击耐雷水平,同时使用规程法计算反击闪络率,并进一步分析了绝缘子表面憎水性、积污程度和绝缘子的串型对特高压直流输电线路反击耐雷性能的影响;(3)基于改进型电气几何模型计算特高压直流输电线路的绕击闪络率,计算时,考虑了工作电压、保护角、地面倾角和风速等因素对绕击率的影响,并进一步分析了绝缘子表面憎水性、积污程度和绝缘子的串型对特高压直流输电线路绕击耐雷性能的影响。结果表明,基于COMSOL仿真计算所得到的绝缘子冲击闪络电压比实验所得的数据低3.7%,比理论计算值低4.5%和3.8%;特高压直流输电线路耐雷性能随着绝缘子表面憎水性的减弱、积污程度的增加而减弱,其中当绝缘子憎水性丧失,积污程度ρESDD达0.20 mg·cm-2时,反击耐雷水平降低约16.2%,反击闪络率升高约4倍,正负极线绕击耐雷水平分别减少大约10.6%和9.2%,绕击闪络率分别增加大约37.2%和37.4%;相同的积污程度下,使用Ⅴ型串绝缘子的线路耐雷性能最强,其次是使用Ⅰ型串绝缘子的线路,使用Ⅱ型串绝缘子的线路最弱。