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高压架空输电线路是电力系统中的重要组成部分,其分布很广、纵横交错、绵延数百乃至上千公里,所以极易遭受雷击。统计资料显示,我国高压线路由雷击引起的跳闸次数占运行的总跳闸次数的40%~70%,在多雷、山区以及土壤电阻率高的地区,雷击输电线路而引起的事故率则更高。当架空输电线路遭受雷击时就可能引起线路跳闸造成停电事故,以及造成设备损毁甚至导致系统瓦解等重大事故,造成巨大的经济损失,严重影响电力系统运行的可靠性、稳定性、安全性和经济性。雷电目前已经成为电力系统故障的最主要原因之一,无论是线路、变电站还是用电设备,如何使它们能够更好的抵御雷电及其产生的电磁暂态过程的冲击是电力系统雷电防护中亟需解决的关键科学技术问题。目前,深入研究输电线路的雷击传播特性、雷击特征量提取、反击/绕击故障模式识别与雷击故障位置的准确获取及其防御是未来电力系统防雷中最具前景和最活跃的发展方向。 输电线路雷电参数的测量是进行线路防雷研究工作的基础,它可以为研究雷电特性、分析雷害事故原因、鉴定雷击故障责任以及制定线路的防雷对策和绝缘配合设计提供精确的原始数据,因而具有十分重要的意义。与现有的输电线路雷电流测量方法相比,本文提出的基于微分环的输电线路雷电流测量方法是通过耦合雷击故障行波在输电导线上传播时在导线周围产生的暂态磁场从而实现的测量,因而可以实现对线路上雷击故障暂态电流的非接触式测量,同时具有测量精度高、安全性好等优点。本文设计了测量距离为2m的微分环,并在实验室进行了验证试验,取得了很好的效果。为了知道雷击线路时雷击点附件的杆塔上各导线上电流的分布情况,本文基于EMTP-ATP建立了雷击500kV输电线路的仿真模型,并对雷击塔顶以及雷击C相导线时雷电流在各杆塔上的分布情况进行了仿真研究。通过对雷电流分布情况的仿真研究,从而更有效的对用于现场安装的微分环传感器进行改进。 由于输电杆塔结构复杂并且体积庞大,目前还不具备在杆塔上进行试验的条件。为了能够对基于微分环的雷电流非接触式测量方法从理论上进行有效的验证,本文基于时域有限差分法参照某实际的500kV输电杆塔,建立了雷电流在输电线路上传播时的仿真模型,研究了杆塔周围的雷击瞬态电磁场的分布情况。并结合微分环的测量及安装特性设置了一系列的探测点,对各探测点处的磁场信号与被测电流信号之间的幅值以及波形特性进行了深入的研究。通过分析发现各探测点处的磁场强度波形与被测电流波形一直,幅值与被测电流之间呈现一稳定的线性关系,并且雷击杆塔上不同相导线时各探测点记录的磁场强度幅值以及波形的极性都具有不同的特性,并以此初步建立了基于微分环测量信号的雷击故障模式识别方法。