1、 课程设计 (综合实验) 报告( 2011-2012 年度第 2 学期)名 称： 高电压课程设计 题 目： 输电线路防雷设计 院 系：电气与电子工程学院班 级： 电气 0801 班 学 号： 1081180116 学生姓名： 田贵泰 指导教师： 詹花茂 设计周数： 3 周 成 绩： 日期：2012 年 3 月 8 日课程 课程设计报告1一、课程设计的目的与要求1、了解输电线路防雷设计的基本原则和方法，提高仿真计算能力，理解雷电过电压的危害评估方法和防护措施的制定方法。2、选择一条具体线路进行雷电活动情况和防雷现状分析，制定相应的防雷措施，仿真计算采取措施前后线路耐雷水平的变化，对防雷效果进行评
2、估。二、设计正文1、线路选择：对 1#线进行分析1#线基本情况综述：1#线是同塔双回线。10#杆塔（17/10/2002 遭雷击）基本情况如下：a. 杆塔类型：该塔为转角塔，呼称高度 18 米。相邻杆塔（9#、11#）皆为鼓型直线塔。b. 杆塔地形：杆塔在一土台上，周围为平地较空旷。c. 档距：与 9#塔相距 306 米，与 11#塔相距 240 米。d. 塔基：砂石，土壤电阻率约 124 欧米。2、1#线路耐雷水平分析（数据来源于线路未作任何改进前的 ATP 数据）表数据分析可得：7#、8#、9#、11#杆塔绝缘子是 7 片，8#杆塔接地电阻最大，因而耐雷水平最低。其余的杆塔绝缘子是 10
3、片，2#杆塔接地电阻最大，耐雷水平最低。按照规程，110KV 线路耐雷水平应在 40-75KA，2#杆塔不符合防雷要求，需要改进，10#杆塔受过雷击，需要保护， 3#，8#，9#耐雷水平也较低，可采取适当方法提高。3、防雷设计方案输电线路的防雷措施有多种，包括架设避雷线，降低杆塔接地电阻，架设耦合地线，采用不平衡绝缘方式，装设自动重合闸，采用消弧线圈接地方式，装设管型避雷器，加强绝缘等。考虑到实际情况，本线路可采用加强绝缘和装设避雷器两种措施来提高防雷水平。杆塔序号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10# 11# 12# 13# 14#耐雷水平/KA 88 37 48 6
4、3 61 65 54 43 45 54 54 68 80 66课程 课程设计报告22#，3#，8#，9#，10#防雷设计如下：2#：将绝缘子增加至 13 片3#：将绝缘子增加至 13 片8#：将绝缘子增加至 10 片9#：将绝缘子增加至 10 片10#：A、B、C 三相均装设避雷器3、防雷设计效果评估2#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到 47KA3#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到 62KA8#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到 59KA9#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到 63KA3、课程设计总结或结论1、结论：此次设计试验采取“选择对象分析对象发现问题分析问题解决问题”的思路，首先选
5、择并分析了 1#线路，对于耐雷水平较低的 2#，3#，8#，9#杆塔采用增加绝缘子数的方法加强绝缘；10#杆塔由于遭受过雷击，采用每相装设避雷器的措施。在考虑个别杆塔时要顾及其余杆塔，只有整体防雷水平满足条件，线路才是安全的。2、思考题：工频电压对雷电过电压的影响不计及工频电压时绝缘子两端的电压幅值为计及工频电压时绝缘子两端的电压幅值为不计及工频电压时耐雷水平课程 课程设计报告3计及工频电压时的耐雷水平现以 10#杆塔为例探究工频电压对雷电过电压的影响，如下表所示：从表中可以看出，110kv 工频电压对线路的耐雷水平影响在 5.6%，但是随着电压的提高，在500kV，750kV 工频电压下，线
6、路的耐雷水平会有较大的影响，分别达到 25.9%和 72.2%工频电压等级越高，对耐雷水平计算的影响越大，所以在超高压和特高压线路耐雷水平仿真计算中若不考虑工频电压，将会产生较大的误差。而本例在工频 110kV 电压下可以不考虑工频。3、总结：本次仿真实验，虽然大多思路及方法参照学习了别人的成品，但是对实验所用到的 ATP 程序，及试验中涉及到的线路相关知识和试验方法等，却让我受益匪浅，真正学到了很多。我了解了输电线路防雷设计的基本原则和方法，对 ATP 软件的使用更加熟悉，提高仿真计算能力，理解雷电过电压的危害评估方法和防护措施的制定方法。四、参考文献1 周泽存.高电压技术.中国电力出版社.
7、2009.工频电压/KV 耐雷水平/KA 影响程度/%无 54 -110 15 5.6500 40 25.9750 51 72.2课程 课程设计报告4附录（设计流程图、程序、表格、数据等）输电线路防雷计算用参数一、 110kV 线路雷击情况1 1#线1#线是同塔双回线。10#杆塔（17/10/2002 遭雷击）基本情况如下：e. 杆塔类型：该塔为转角塔，呼称高度 18 米。相邻杆塔（9#、11#）皆为鼓型直线塔。f. 杆塔地形：杆塔在一土台上，周围为平地较空旷。g. 档距：与 9#塔相距 306 米，与 11#塔相距 240 米。h. 塔基：砂石，土壤电阻率约 124 欧米。2 2#线2#线是
8、同塔双回线。9#杆塔（2/6/2002 一次雷击引起双回跳闸）基本情况如下：a. 杆塔类型：鼓型直线塔，呼称高度 18 米。相邻杆塔 8#为鼓型直线塔，10#为鼓型转角塔。b. 杆塔地形：杆塔位于山顶上，且两边的山坡坡度都比较大，与 8#塔之间的落差约 11 米，与10#塔之间的落差约 24 米。9#塔是全线海拔高度最高的杆塔。c. 档距：与 8#塔相距 142 米，与 10#塔相距 351 米。d. 塔基：山地，土壤电阻率约 1718 欧米。其它杆塔中，17#杆塔的地形最为突出。二、线路基本参数与相关规程表 1 导线与避雷线参数根数/直径（毫米）截面（毫米 2）直径（毫米）型号标称截面（毫米
9、 2）铝 钢 铝 钢铝 钢截面比导线 钢芯直流电阻（欧/公里）（20）导线 LGJ 240 28/3.22 7/2.8 228.0 43.1 5.3 21.28 8.4 0.130避雷线 GJ 50 7/3.0 49.46 9.0 2.940表 2 绝缘子串冲击闪络电压绝缘子片数 正极性雷电冲击闪络电压 备注19 166016 1410数据摘自 1958年沈阳变压器厂课程 课程设计报告513 116010 9109 8308 7507 6606 5805 500试验数据。表 3 杆塔波阻和电感的平均值杆 塔 型 式 杆塔波阻抗（） 杆塔电感（ H/m）无拉线钢筋混凝土单杆 250 0.84有拉
10、线钢筋混凝土单杆 125 0.42无拉线钢筋混凝土双杆 125 0.42铁 塔 150 0.50门 型 铁 塔 125 0.42表 4 DL/T 620-1997 规定的线路耐雷水平有避雷线的线路，在一般土壤电阻率地区，其耐雷水平不宜低于下表所列数值：标称电压（kV） 35 110 220一般线路 2030 4075 75110耐雷水平（kA ）大跨越档中央和发电厂、变电所进线保护段30 75 110表 5 1#线杆塔参数杆塔接地电阻( 欧)杆塔编号杆塔型号杆塔呼称高度（米）档距（米）导线弧垂（米）地线弧垂（米）绝缘子片数 Rg Rch土壤电阻率（千欧*米）门构69 0.22 0.181 JD
11、T 18 10 4.8 4.3092 JDSnT 12165 1.34 1.0710 40 42.7720.0528课程 课程设计报告6381 8.45 6.933 JDSnT 18 10 25 26.118375 8.17 6.694 JGU2 18 10 14 14.626261 3.90 3.055 JGUT3 18 10 23 17.381342 6.77 5.496 JGUT3 18 10 18 13.603250 3.57 2.797 ZGU2 18 7 5.2 5.132270 4.18 3.298 ZGU2 24 7 9 8.882386 8.68 7.139 ZGU2 24
12、7 4.6 4.744306 5.40 4.3110 JDSnT 18 10 25 25.783240 3.28 2.5511 ZGU2 18 7 5.5 5.672278 4.44 3.5012 JGUT3 18 10 12 12.376174 1.51 1.1913 JGUT3 18 10 0.5 0.516203 2.33 1.7914 JDT 12 10 20 20.6260.124门构67 0.22 0.17表 6 2#线杆塔参数杆塔接地电阻( 欧)杆塔编号杆塔型号杆塔呼称高度（米）档距（米）导线弧垂（米）地线弧垂（米）绝缘子片数 Rg Rch土壤电阻率（千欧*米）课程 课程设计报告
13、7门构20 0.02 0.011 JDSnT 12 9 19 54.85364 0.19 0.162 JDSnT 18 9 3.4 9.8160.054265 4.02 3.163 钢杆 21 9 2.7 1.69064 0.19 0.164 钢杆 21 9 7.8 4.883259 3.84 3.015 钢杆 21 9 29 18.154319 5.92 4.766 JDSnT 18 9 28 15.372115 0.69 0.567 ZGU2 15 8 10 5.492.8134110 0.60 0.498 ZGU2 21 8 10 7.23142 1.01 0.809 ZGU2 18 8
14、 36 26.028351 7.17 5.8210 JGU2 15 9 13 9.4324 6.12 4.9311 JGU2 12 9 23 16.63173 1.51 1.2012 ZGU2 24 8 28 20.244624 22.99 19.8213 ZGU2 24 8 8.3 6.00155 0.14 0.1214 JGU2 12397 9.20 7.599 24 17.3521.7182课程 课程设计报告815 ZGU2 18 8 9.3 5.292192 2.07 1.5916 JDSnT 15 9 13 7.39779 0.44 0.3517 JDSnT 18 9 25 14.2
15、253.1274226 2.95 2.2818 JDSnT 18 9 7.4 3.485175 1.52 1.2019 JDSnT 18 9 5.8 2.7325.024门构33 0.05 0.04课程 课程设计报告9图 1 杆塔结构示意图a0a1a2a3b1b2b3h“”：地线悬挂点； “”：导线悬挂点h：呼称高度表 7 杆塔基本尺寸杆塔型号 a0(m) a1(m) a2(m) a3(m) b1(m) b2(m) b3(m)JDT 1.80 3.70 4.20 4.70 4.00 3.50 3.50JDSnT 1.80 3.70 4.20 4.70 4.00 3.50 3.50JGU2 1.
16、60 3.00 3.90 3.40 4.00 3.50 3.50JGUT3 1.62 3.20 4.10 3.60 4.00 3.50 3.50ZGU2 1.60 3.00 3.50 3.00 4.00 3.50 3.50课程 课程设计报告10钢杆 1.00 2.25 2.75 2.25 1.60 3.50 3.50三、避雷器基本参数表 8 避雷器的性能参数系统电压(kV) 110额定电压(kV) 95标称放电电流(10kA) 10直流参考电压(kV) 134雷电冲击电流残压(kV) 300二次大电流冲击耐受(10kA) 100局部放电(pC) 50操作冲击耐受电压(kV) 325雷电冲击耐受电压(kV) 577间隙特性1min 工频耐受电压(kV) 230表 9 避雷器的伏安特性：I (A) 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000U (kV) 130 145 150 155 160 164 180 200
