110 kV输电杆塔雷击暂态响应分析：精细化波阻抗建模

"该文主要探讨了110 kV输电杆塔的雷击暂态响应分析，重点在于建立精确的多波阻抗模型。文章通过双锥天线理论，构建了垂直圆柱导体的波阻抗公式，并考虑了实际杆塔的倾斜和修正系数，利用ANSYS Maxwell进行三维电磁场仿真，以确定主架和斜材的波阻抗修正系数与分段长度、等效半径和主架上下间距的关系。在呼高部分采用五段精细化建模，以便更真实地模拟雷电波的传播。通过ATP-EMTP软件对典型的110 kV同塔双回输电杆塔进行建模分析，结果显示精细化建模能够更清晰地揭示雷电波在杆塔内的反射和折射现象，与传统的Hara无损线塔模型相比，电位波形变化更为精确，横担电位的上升速度减缓，峰值时间和峰值都有所改变，显示了呼高部分对整体雷击暂态响应的影响。" 本文的研究主要针对雷电防护和电力系统稳定性的关键问题，即110 kV输电杆塔在遭受雷击时的暂态响应。为了提高分析的准确性，作者首先基于双锥天线原理建立了单根圆柱导体的波阻抗模型，这是一个基础的物理模型，可以用于初步理解雷电波在导体上的传播特性。然而，实际的输电杆塔结构复杂，因此需要考虑更多实际因素，如杆塔的倾斜和结构修正系数。 在这一背景下，研究者运用ANSYS Maxwell这一强大的电磁场仿真工具，模拟了主架和斜材的波阻抗，得到了它们与分段长度、等效半径以及主架上下间距的关联公式。这样的精细化建模方法可以更准确地反映出杆塔结构对雷电波传播的影响。特别地，他们将呼高部分细分为五段，每一段都作为一个独立的模型来处理，这样能够更细致地捕捉雷电波在不同部位的传播特性。 在仿真阶段，研究人员采用了ATP-EMTP（Alternating Current Transient Program with Electromagnetic Transients包括发电机）软件，这是一种广泛应用于电力系统暂态分析的工具。通过对比精细化建模和Hara无损线塔模型的结果，发现前者能更清晰地描绘雷电波的折反射现象，杆塔电位的变化更加接近实际情况，横担电位的上升速度减缓，峰值时间提前且峰值降低，这些差异体现了呼高部分对整体雷击暂态响应的重要影响。 总结来说，该研究通过精细的多波阻抗模型和仿真技术，对110 kV输电杆塔的雷击暂态响应进行了深入分析，为雷电防护策略提供了科学依据，有助于提升电力系统的稳定性和安全性。这一研究方法对于未来雷电防护研究和输电杆塔设计优化具有重要的参考价值。