线路避雷器作为一种防治线路雷害的措施其功效已被业界广泛认可,但是线路避雷器运维困难且成本较高,如何量化避雷器的保护范围、准确进行安装选点是影响避雷器应用效果的关键问题。基于电磁暂态计算软件ATP-EMTP建立220 k V输电线路雷击电磁暂态分析模型,分别对线路避雷器的有效保护范围与绕击高电位转移特性、线路避雷器绕击雷害治理与杆塔接地电阻的配合关系等问题进行研究。研究结果表明,避雷器的保护范围由雷电流大小、杆塔接地电阻和档距共同决定,避雷器安装点的绕击高电位转移会造成相邻杆塔的绝缘闪络;利用线路避雷器进行绕击雷害治理,杆塔接地电阻整治应考虑高电位转移的影响;治理易受大幅值雷电流绕击线路段,建议采用多基塔连续安装避雷器的方式。
220 k V线路是当前省网主干网架,雷击跳闸是220 k V线路跳闸的主要原因。以四川电网220 k V同塔双回沫竹一二线雷电反击四相同跳故障为分析对象,基于电磁暂态软件ATP-EMTP,对同塔双回线路反击多相同跳机理及特性进行研究。研究表明:在一定的杆塔结构下,杆塔接地电阻和雷击时刻导线电压初始值对多相反击耐雷水平影响显著;在接地电阻较低时,应采用非平衡绝缘加强上相绝缘水平,接地电阻较大时,应采用各相平衡绝缘;多相绝缘子两端电压相近的时刻发生雷击同跳几率较大。
Mortar元法(mortar element method,MEM)是一种新型区域分解算法,它允许将求解区域分解为多个子域,在各个区域以最适合子域特征的方式离散。在各个区域的交界面上,边界节点不要求逐点匹配,而是通过建立加权积分形式的Mortar条件使得交界面上的传递条件在分布意义上满足。Mortar有限元法(mortar finite element method,MFEM)将MEM和有限元法(finite element method,FEM)相结合,在各区域中分别使用FEM网格离散,区域的交界面上通过施加Mortar条件实现区域间的自由度连续。该文阐述了非重叠Mortar有限单元法(non-overlapping MFEM,NO-MFEM)的基本原理,介绍了NO-MFEM的程序实现过程,使用NO-MFEM对2维静磁场问题和3维静电场问题进行了计算,并与FEM模型结果进行对比,验证了该文方法的有效性。将NO-MFEM应用于电磁分析,丰富了电磁场数值计算理论,为运动涡流问题和大规模问题的分析提供了新的选择。
