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： 院 系：电气与电子工程学院 班 级： 电气0801班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 詹花茂 设计周数： 3周
成 绩：
日期：2012 年 3月8
日
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. b. c. d.
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。 杆塔地形：杆塔在一土台上，周围为平地较空旷。 档距：与9#塔相距306米，与11#塔相距240米。 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A TP 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。
2#，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47KA 3#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到62KA 8#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到59KA 9#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到63KA
三、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
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.2009.
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. f. g. h. 2 2#线
2#线是同塔双回线。9#杆塔（2/6/2002一次雷击引起双回跳闸）基本情况如下： a. b.
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。 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. d.
档距：与8#塔相距142米，与10#塔相距351米。 塔基：山地，土壤电阻率约1718欧·米。
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。 杆塔地形：杆塔在一土台上，周围为平地较空旷。 档距：与9#塔相距306米，与11#塔相距240米。 塔基：砂石，土壤电阻率约124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
表2 绝缘子串冲击闪络电压
表3 杆塔波阻和电感的平均值
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：
表5 1#线杆塔参数
表6 2#线杆塔参数
图1 杆塔结构示意图
“○”：地线悬挂点； “●”：导线悬挂点 h ：呼称高度
表7 杆塔基本尺寸
三、避雷器基本参数
表8 避雷器的性能参数
表9 避雷器的伏安特性：
课程 课程设计报告
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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： 院 系：电气与电子工程学院 班 级： 电气0801班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 詹花茂 设计周数： 3周
成 绩：
日期：2012 年 3月8
日
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. b. c. d.
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。 杆塔地形：杆塔在一土台上，周围为平地较空旷。 档距：与9#塔相距306米，与11#塔相距240米。 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A TP 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。
2#，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47KA 3#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到62KA 8#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到59KA 9#：增加绝缘子片数后，耐雷水平提高到63KA
三、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
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.2009.
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. f. g. h. 2 2#线
2#线是同塔双回线。9#杆塔（2/6/2002一次雷击引起双回跳闸）基本情况如下： a. b.
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。 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. d.
档距：与8#塔相距142米，与10#塔相距351米。 塔基：山地，土壤电阻率约1718欧·米。
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。 杆塔地形：杆塔在一土台上，周围为平地较空旷。 档距：与9#塔相距306米，与11#塔相距240米。 塔基：砂石，土壤电阻率约124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
表2 绝缘子串冲击闪络电压
表3 杆塔波阻和电感的平均值
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：
表5 1#线杆塔参数
表6 2#线杆塔参数
图1 杆塔结构示意图
“○”：地线悬挂点； “●”：导线悬挂点 h ：呼称高度
表7 杆塔基本尺寸
三、避雷器基本参数
表8 避雷器的性能参数
表9 避雷器的伏安特性：
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