1. 大地为理想导体
下图5.8和图5.9所示为在耦合导线距离杆塔中心的水平距离为0.30m和0.60m时各相导线上感应雷过电压降低百分数随耦合导线安装高度变化的曲线。
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从上图5.8和图5.9可以看出,大地为理想导体时,耦合导线距离各相导线越近,各相导线上感应雷过电压降的越多。
由上图5.8和图5.9可见,大地为理想导体时,对于三种类型的耦合导线而言,当在架空配电线路上安装感应雷屏蔽线时,可以更有效地降低架空配电线路三相导线上的感应雷过电压。
从上表5.3和表5.4可以看出,大地为非理想导体时,耦合导线距离各相导线越近,各相导线上感应雷过电压降的越多。
由上表5.3和表5.4可见,大地为非理想导体时,对于三种类型的耦合导线而言,当在架空配电线路上安装感庶雷屏蔽线时,可以更有效地降低架空配电
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线路三相导线上的感应雷过电压。
5.4.10kV架空线路中感应雷屏蔽线最佳安装位置的计算
从前面5.3节可知,在架空配电线路相导线之间安装一根感应雷屏蔽线可以更有效地降低架空配电线路感应雷过电压。
本节主要是对10kV架空线路中导线三角形排列和垂南排列两种情况下感应雷屏蔽线的最佳安装位最进行计算。
由于三相导线对地高度相差不大,各相导线上的感应雷过电压基本相等,所以感应雷过电压一般不会造成相导线的相间闪络,而是相对地的闪络。感应雷屏蔽线对三相导线是同时起作用的,由前面分析可知,感应雷屏蔽线离相导线越近,相导线上感应雷过电压降的越多。因而对于相导线三角形排列或垂直排列两言,不可能有某一位置使得感应雷屏蔽线安装在这个位置时,各相导线上的感应雷过电压都能最大程度地降低。因此本节所研究的感应雷屏蔽线的最佳安装位置是指当感应雷屏蔽线安装在此位置时,三相导线中感应雷过电压最大相上的电压在其余感应雷屏蔽线有可能安装的位置中是最小的。
5.4.1导线三角形排列
对于三角形排列的导线而言,感应雷屏蔽线安装在杆塔的一侧。
各相导线在杆塔上的相对位置如图5.3所示。计算时所采用的坐标系为直角坐标系,
在该坐标系中以地面为X平面,杆塔的中心线作为Y轴,杆塔的中心线与地面的交点为坐标系的原点,假定感应雷屏蔽线安装在杆塔的左侧,则以沿感应雷屏蔽线的方向为z轴的正方向。
架空配电线路相导线的半径为0.013m,感应雷屏蔽线的半径为o0033m:各相导线在图5.3所示坐标系中的坐标为:X1=0.69、X2=-0.69、X3=0,YI=Y2=10.00、Y3=10.95;感应雷屏蔽线的接地电阻Rg取为10?。 此时,计算感应雷屏敝线最佳安装位置的数学模型为:
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1.大地为理想导体
式中:k41、k42和k43分别为相导线1、2、3与感应雷屏蔽线之间的耦合系数。
由上式(5.31)至式(5.33)可见,当大地为理想导体时,为了方便求解,可以取系数A=20。
通过MATLAB求解式(5.31),得到:
x4=0.30,y4=10.53
表5.5对本文所得到的感应雷屏蔽线最佳安装位置处的各相电压和其他位置处安装感应雷屏蔽线的各相电压进行了比较,表中取系数A=20。
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从上表5.5可以看出,当感应雷屏蔽线安装在X4=0.30m,Y4=10.53m处时,三相导线中电压最大相上的感应雷过电压在所有位置中是最小的;同时还可以看出,感应雷屏蔽线距离杆塔中心线的距离为导线与杆塔的最小电气距离。
2.大地为非理想导体(大地电导率P=0.02s/m) 相导线1上的电压Ul为:U1=Ul—k41U4 相导线2上的电压U2为:U2=U2一k42U4 相导线3上的电压U3为:U3=U3一k43U4
由上式可见,当大地为非理想导体时,对感应雷屏蔽线的最佳安装位置进行计算时,需要计算架空配电线路感应雷过电压。架空配电线路感应雷过电压的计算条件如下:雷电流幅值为60kA,雷电流波头时间为us,雷电流波长时间为50us,雷电回击速度为1.5X 108rn/s,雷击点与导线的水平距离为100m,土壤介电常数为10,线路长度为1000m。雷电流作用时间为100us,则线路参数的计算频率为10000Hz。
架空配电线路感应雷过电压的计算结构如下图5.10所示。
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