雷击火电厂时对低压配电系统的电磁影响研究.pdfVIP

中文摘要 摘 要 火电厂的低压配电系统 （下文简称低压系统）厂用电负荷多，容易受到电磁 的影响，雷电防护相对复杂。目前对常规变电站和普通民用建筑物的电磁影响研 究比较多，但对雷击火电厂的电磁影响研究很少，而且业内也缺少火电厂低压系 统的雷电防护数据支撑。对此，以习水变电站为研究对象，对雷击火电厂建筑物 时的泄流情况以及室内电磁场分布进行了计算，研究了火电厂大型不规则地网的 雷击暂态特性规律，以此为基础计算了不同建筑群布置下雷击对其二次系统的电 磁影响，可为低压系统的电磁安全评估以及二次电缆的布置设计和防护提供数据 依据。论文主要研究工作如下： ① 分析了雷电可能侵入火电厂低压系统的主要规律，主要研究直击建筑物时 产生的电磁影响。利用麦克斯韦方程和传输线理论分析了雷击发生时空间的瞬态 电磁场耦合原理以及雷电流入地以后产生的地电位反击在变压器和二次动力电缆 的传播波过程。基于矩量法和傅里叶变换理论的求解原理，运用CDEGS 软件结合 时域和频域分析对模型进行搭建和计算。 ② 利用CDEGS 软件对火电厂低压系统中的建筑物以及地网模型进行了搭建， 计算了雷击火电厂建筑物时雷电流在分支导体的泄流情况以及室内的电磁场分布 情况。结果表明，火电厂建筑物的分流系数基本满足规范要求；雷电流在经金属 构架泄流时产生的空间瞬态电磁场对于室内靠近中部的设备不会造成危害；对室 外无屏蔽措施的线路或设备会造成较大的电磁耦合影响。 ③ 在雷击建筑物分析计算的基础上，研究了火电厂大型不规则地网的地面电 位分布情况，发现雷电流经建筑物泄流入地以后对其低压系统存在地电位反击的 威胁。结合不同相关因素研究了雷击火电厂地网的暂态特性规律，发现雷电流波 形、雷电注入位置、以及土壤电阻率对地网的电位分布规律影响较大。 ④ 搭建了三相运行的低压系统，完成了变压器、二次侧架空电缆桥架的模型 建立。针对低压系统的建筑群布置情况，对雷击建筑在二次动力电缆产生的过电 压进行计算，分析了建筑物个数、布置位置、电缆的数目和高度等因素对电缆电 压的影响规律。结果表明，建筑群的布置方式能改善电磁影响，靠近地网中心布 置的建筑物可以获得更好的散流效果以改善地电位差；电缆数目越多可以一定程 度降低电缆遭受的过电压，且电缆高度敷设低一些能减少雷电的电磁影响。 关键字：火电厂；低压配电系统；雷击；电磁影响；CDEGS I 英文摘要 Abstract The low voltage distribution system (hereinafter referred to as the low voltage system) of a thermal power plant has a large electrical load and is susceptible to electromagnetic influence. The lightning protection is relatively complicated. At present, there are many researches on the electromagnetic impact of conventional substations and ordinary civil buildings, but there are few studies on the electromagnetic impact of lightning thermal power plants, and the lightning protection data support of low voltage distribution systems of thermal power plants is also lacking in the industry. In this regard, taking the Xishui substation as the research object, t