基于FDTD的雷擊桿塔浪涌分析.pdf

1、電力設施中產(chǎn)生的浪涌信號估計是在電力系統(tǒng)的雷電保護設計中的關鍵步驟。在電力設備的雷擊浪涌分析中，使用電磁暫態(tài)分析軟件已經(jīng)大大提高了準確性。但是電磁暫態(tài)分析軟件仿真是基于一個粗略的簡易模型，雷擊的空間傳播過程分析仍有待研究，比如說在地面上浪涌沿著導體的不均勻傳播，垂直于或傾向于導體的傳播，仍舊亟待解決。這就衍生了沿著傳輸桿塔、沿著輸電線路、沿著地線傳播的浪涌的分析。
　　在國內的雷電保護設計中的雷擊分析大部分是通過電磁暫態(tài)分析軟件分

2、析桿塔受到雷擊并且產(chǎn)生回擊的情況。因為雷擊桿塔時傳播的電磁波為非橫電磁波，對尺寸更大、構造相對復雜的輸電桿塔來說，使用EMTP軟件仿真結果會有一定誤差。使用時域有限差分法從電磁場的角度對雷擊桿塔進行模擬仿真，可以比較精確的模擬出桿塔內部的瞬態(tài)過程，可以更加有效的估計輸電線路和桿塔絕緣子的耐雷水平。
　　本文首先介紹了國內外時域有限差分法在雷擊領域的應用背景，并簡單的描述了時域有限差分法的基本原理以及基于準靜態(tài)場推導的細導線等效處理

3、方法;詳細闡述了基于時域有限差分法的雷擊桿塔浪涌分析的仿真建模過程，包括雷電通道在時域有限差分法中的建模、輸電線路和避雷線的建模、絕緣子的建模以及桿塔主體模型的近似等效建模，細導線等效模型的誤差在2％以內;使用時域有限差分法對雷擊桿塔的浪涌進行仿真分析，對同塔雙回路桿塔進行仿真得到了桿塔上輸電線路和避雷線上的浪涌電流波形、絕緣子兩端的電壓波形，各相線上電流在絕緣子被擊穿后顯著地增加并短時間達到峰值，上相線和中相線的絕緣子分別在322ns

4、和375ns發(fā)生擊穿，擊穿電壓均約為1400kV，而下相線的絕緣子則在824ns才發(fā)生擊穿，擊穿電壓約為1100kV;并且在不添加絕緣子的條件下，對同塔雙回路桿塔進行了仿真，得到了線上的浪涌電流和空間電場，同時對檔距為350m的兩個同塔雙回路桿塔進行了仿真，分析了線上電流的波形變化，傳播到第二座桿塔的電流幅值相對第一座桿塔有小幅提高;在ATP-EMTP中建立了同尺寸桿塔的多波阻抗模型并進行了仿真，線上電流波形與FDTD仿真結果對比可知，