atp防雷操作說(shuō)明書(shū)

...wd......wd......wd...1ATP的根本操作1.1起動(dòng)雙擊ATP/atpdraw目錄下的atpdraw.exe可翻開(kāi)如以下列圖所示的窗口。圖1-1ATP/atpdraw的起動(dòng)窗口點(diǎn)擊圖1-1的○中的按鈕，可翻開(kāi)如以下列圖所示的新建文件窗口。圖1-2ATP/atpdraw的新建文件窗口1.2設(shè)定選擇圖1-2菜單欄中的ATP→Settings，建設(shè)各種設(shè)定用的對(duì)話框。圖1-3是設(shè)定計(jì)算條件用的對(duì)話框。deltaT：時(shí)間步長(zhǎng)[s]。Tmax：計(jì)算終止時(shí)間[s]。Xopt：0或空白時(shí)，電感元件的單位為mH；填入頻率時(shí)，電感元件的單位為ohm。Copt：0或空白時(shí)，電容元件的單位為μF；填入頻率時(shí)，電容元件的單位為μmho。選擇Timedomain：暫態(tài)計(jì)算。選擇Frequencyscan：頻率掃描。圖1-3計(jì)算條件選擇Hamonic[HFS]：諧波計(jì)算。選擇PowerFrequency：指定系統(tǒng)頻率。圖1-4是設(shè)定輸出條件用的對(duì)話框。Printfreq：指定文本輸出頻率。Plotfreq：指定圖形輸出頻率。選擇Plottedoutput：有圖形輸出。選擇Networkconnectivity：輸出節(jié)點(diǎn)連接表。選擇Steady-statephasors：輸出穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果。選擇Extremalvalues：輸出極大值和極小值。選擇Extraprintoutcontrol：改變輸出頻率。選擇Auto-detectsimulationerrors：在畫(huà)面輸出錯(cuò)誤信息。圖1-4輸出條件用圖1-5的對(duì)話框指定計(jì)算操作過(guò)電壓的統(tǒng)計(jì)分布時(shí)使用統(tǒng)計(jì)開(kāi)關(guān)還是規(guī)律化開(kāi)關(guān)。如有通用電機(jī)，在該對(duì)話框指定初始化方法、所用的單位制和計(jì)算方法。圖1-6是指定數(shù)據(jù)卡排列方式和附加要求用的對(duì)話框。圖7是管理MODELS變量名的對(duì)話框。圖1-8是設(shè)定參數(shù)值的對(duì)話框。圖1-5開(kāi)關(guān)和通用電機(jī)圖1-6數(shù)據(jù)卡的次序和附加要求圖1-7MODELS變量名圖1-8參數(shù)值1.3選擇元件和輸入?yún)?shù)將光標(biāo)移至圖1-2的空白局部，并點(diǎn)擊右鍵，將出現(xiàn)圖1-9所示的菜單。從菜單中選擇目標(biāo)元件后，將在空白局部的中心出現(xiàn)該元件對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)，如圖1-10所示。雙擊圖標(biāo)，將出現(xiàn)輸入該元件參數(shù)用的對(duì)話框，如圖1-11所示。然后按照Help的提示輸入各參數(shù)。在所有參數(shù)輸入完畢后，點(diǎn)擊OK，完畢該元件的建模。圖1-9元件菜單圖1-10元件圖標(biāo)圖1-11元件參數(shù)1.4輔助操作1.4.1連接如圖1-12所示，光標(biāo)置于一個(gè)元件的端子，按下左鍵，將引線拖至另一個(gè)元件的端子，釋放左鍵后再點(diǎn)擊左鍵，完畢連接的操作。圖1-12元件的連接1.4.2移動(dòng)將光標(biāo)移至目標(biāo)圖標(biāo)，點(diǎn)擊左鍵，確定選擇對(duì)象〔在該圖標(biāo)外圍形成方框，以下同〕，按下左鍵，將該圖標(biāo)拖至希望的位置，然后釋放左鍵，完畢移動(dòng)的操作。1.4.3復(fù)制將光標(biāo)移至目標(biāo)圖標(biāo)，點(diǎn)擊左鍵，確定選擇對(duì)象。然后，點(diǎn)擊圖1-13的○中的按鈕，復(fù)制目標(biāo)圖標(biāo)。復(fù)制圖標(biāo)和原圖標(biāo)是重疊在一起的，按下左鍵，將復(fù)制圖標(biāo)拖至希望的位置，釋放左鍵，完畢復(fù)制的操作。圖1-13復(fù)制1.4.4旋轉(zhuǎn)將光標(biāo)移至目標(biāo)圖標(biāo)，點(diǎn)擊左鍵，確定選擇對(duì)象。然后，點(diǎn)擊右鍵或點(diǎn)擊圖1-14的○中的按鈕，旋轉(zhuǎn)目標(biāo)圖標(biāo)。每點(diǎn)擊一次，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。圖1-14旋轉(zhuǎn)1.4.5節(jié)點(diǎn)賦名將光標(biāo)移至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊右鍵，生成圖1-15所示的節(jié)點(diǎn)賦名用對(duì)話框。在該框內(nèi)可填入節(jié)點(diǎn)名〔6個(gè)符號(hào)之內(nèi)〕，并可指定是否顯示節(jié)點(diǎn)名。如該節(jié)點(diǎn)是大地，則不需填寫(xiě)節(jié)點(diǎn)名，但需選擇Ground欄。如沒(méi)有對(duì)節(jié)點(diǎn)賦名，程序?qū)⒆詣?dòng)給節(jié)點(diǎn)賦名。圖1-15節(jié)點(diǎn)名1.5ATP的執(zhí)行選擇圖1-2菜單欄中的ATP→runATP，可生成文本輸入文件〔.ATP文件〕，并執(zhí)行ATP。如選擇圖1-2菜單欄中的ATP→MarkFileAs，則只生成文本輸入文件〔.ATP文件〕，而不執(zhí)行ATP。1.6計(jì)算結(jié)果的輸出1.6.1圖形輸出選擇圖1-2菜單欄中的ATP→PlotXY，可輸出用波形表示的計(jì)算結(jié)果〔.pl4文件〕，1.6.2文本輸出選擇圖1-2菜單欄中的ATP→EditLIS-file，可生成文本表示的計(jì)算結(jié)果〔.lis文件〕，文本輸出文件重復(fù)文本輸入文件的內(nèi)容，并用表格形式輸出暫態(tài)計(jì)算結(jié)果，給出警告信息和錯(cuò)誤信息，還可輸出電路的節(jié)點(diǎn)連接表、穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果〔復(fù)數(shù)表示〕和暫態(tài)過(guò)程的極值。2.ATPDraw的元件菜單ATPDraw的元件菜單如圖9所示。為了構(gòu)筑各種計(jì)算電路，ATPDraw準(zhǔn)備了各種各樣的電力系統(tǒng)元件。TPDraw的元件菜單中，還有輸出用的各種探針、單相表示和三相表示的轉(zhuǎn)接器及線路換位器。2.1探針和相接續(xù)器[Probes&3-phase]注(1)節(jié)點(diǎn)電壓探針[ProbeVolt](2)支路電壓探針[ProbeBranchvolt](3)支路電流探針[ProbeCurr](4)指定TACS變量的輸出[ProbeTacs](5)三相表示與單相表示的轉(zhuǎn)接[Splitter](6)換位ABC→BCA[Transp1](7)換位ABC→CAB[Transp2](8)換位ABC→CBA[Transp3](9)換位ABC→ACB[Transp4](10)指定ABC相序的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)[ABCReference](11)指定DEF相序的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)[DEFReference]2.2線性支路[BranchLinear](1)電阻元件[Resistor](2)電容元件[Capacitor](3)電感元件[Inductor](4)RLC串聯(lián)支路[RLC](5)3相耦合RLC支路[RLC3-ph](6)3相Y形連接[RLC-Y3-ph](7)3相Δ形連接[RLC-Δ3ph](8)有殘留電壓的電容[C:U(0)](9)有殘留電流的電感[L:I(0)]2.3非線性支路[BranchNonlinear](1)折線表示的非線性電阻(時(shí)間滯后型)[R(i)Type99](2)折線表示的非線性電阻(補(bǔ)償型)[R(i)Type92](3)時(shí)變電阻(時(shí)間滯后型)[R(t)Type97](4)時(shí)變電阻(補(bǔ)償型)[R(t)Type91](5)折線表示的非線性電感(時(shí)間滯后型)[L(i)Type98](6)折線表示的非線性電感(補(bǔ)償型)[L(i)Type93](7)磁滯曲線表示的非線性電感(時(shí)間滯后型)[L(i)Type96](8)磁滯曲線表示的非線性電感(時(shí)間滯后型)[L(i)Hevia98→96](9)指數(shù)函數(shù)表示的非線性電阻(補(bǔ)償型)[MOVType92](10)指數(shù)函數(shù)表示的三相非線性電阻(補(bǔ)償型)[MOVType3-ph](11)TACS控制的非線性電阻(補(bǔ)償型)[R(TACS)Type91](12)帶剩磁的、折線表示的非線性電感(時(shí)間滯后型)[Type98,init](13)帶剩磁的、磁滯曲線表示的非線性電感(時(shí)間滯后型)[Type96,init](14)帶剩磁的、折線表示的非線性電感(補(bǔ)償型)[Type93,init]2.4架空線路/電纜[Lines/Cables]2.4.1集中參數(shù)[Lumped](1)單相或多相π型電路[RLCPi-equiv.1](2)多相耦合RL電路[RLCoupled51](3)對(duì)稱(chēng)分量表示的多相耦合RL電路[RLSym.51]2.4.2帶集中電阻的分布參數(shù)線路[Distributed](1)換位線路用的Clarke模型[Transposedlines(Clarke)](2)不換位線路用的KCLee模型[Untransp.lines(KCLee)]2.4.3自動(dòng)計(jì)算參數(shù)的架空線路/電纜模型[LCC](1)帶集中電阻的分布參數(shù)線路[Bergeron](2)π型電路[pi](3)J.Marti頻率相關(guān)分布參數(shù)線路模型[JMarti](4)Semlyen頻率相關(guān)分布參數(shù)線路模型[Semlyen](5)野田頻率相關(guān)分布參數(shù)線路模型[Noda](6)從既有pch文件建設(shè)LCC模型[ReadPCHfile]2.5開(kāi)關(guān)[Switches](1)時(shí)控開(kāi)關(guān)[Switchtimecontrolled](2)三相時(shí)控開(kāi)關(guān)[Switchtime3-ph](3)壓控開(kāi)關(guān)[Switchvoltagecontr.](4)二極管[Diode(type11)](5)可控二極管[Valve(type11)](6)三極管[Triac(type12)](7)TACS控制開(kāi)關(guān)[TACSswitch(type13)](8)測(cè)量開(kāi)關(guān)[Measuring](9)統(tǒng)計(jì)開(kāi)關(guān)[Statisticswitch](10)規(guī)律化開(kāi)關(guān)[Systematicswitch]2.6電源[Sources](1)直流電源[DCtype11](2)單斜角波電源[Ramptype12](3)雙斜角波電源[Slope-Ramptype13](4)交流電源[ACtype14](5)沖擊波電源[Surgetype15](6)Heidler沖擊波電源[Heidlertype15](7)Standler沖擊波電源[Standlertype15](8)Cigre沖擊波電源[Cigretype15](9)TACS控制電源[TACSsource](10)三相交流電源[AC3-phtype-14](11)不接地交流電源[ACUngrounded](12)不接地直流電源[DCUngrounded]2.7電機(jī)[Machines](1)同步電機(jī)[SM59](2)用通用電機(jī)表達(dá)的同步電機(jī)[UM1Synchronous](3)用通用電機(jī)表達(dá)的感應(yīng)電機(jī)[UM3Induction](4)用通用電機(jī)表達(dá)的感應(yīng)電機(jī)(雙向勵(lì)磁)[UM4Induction](5)用通用電機(jī)表達(dá)的單相感應(yīng)電機(jī)[UM6Singlephase](6)用通用電機(jī)表達(dá)的直流電機(jī)[UM8DC]2.8變壓器[Transformers](1)單相理想變壓器[Ideal1phase](2)三相理想變壓器[Ideal3phase](3)單相飽和變壓器[Saturable1phase](4)三相飽和變壓器[Saturable3phase](5)Y-Y內(nèi)鐵式變壓器[#Sat.Y/Y3-leg](6)三相變壓器參數(shù)計(jì)算[BCTRAN](7)單相變壓器參數(shù)計(jì)算[XFRM]2.9控制系統(tǒng)[TACS]2.9.1信號(hào)源[Sources](1)直流信號(hào)[DC-11](2)交流信號(hào)[AC-14](3)脈沖信號(hào)[Pulse-23](4)斜角波信號(hào)[Ramp-24](5)指定type-90、type-91、type-92、type-93信號(hào)源的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)、開(kāi)關(guān)或電機(jī)內(nèi)部變量[CouplingtoCircuit]2.9.2傳遞函數(shù)塊[Transferfunctions](1)一般型[General](2)積分型[Integral](3)微分型[Derivative](4)低通濾波器[Lowpass](5)高通濾波器[Highpass]2.9.3特殊裝置[Devices](1)頻率測(cè)量器[Freqsensor-50](2)繼電器[Relayswitch-51](3)觸發(fā)器[Levelswitch-52](4)延遲器[Transdelay-53](5)脈沖延遲器[Pulsedelay-54](6)數(shù)值采樣器[Digitizer-55](7)用戶(hù)定義非線性[Userdefnonlin-56](8)時(shí)序開(kāi)關(guān)[Multiswitch-57](9)可控積分器[Continteg-58](10)簡(jiǎn)化微分器[Simplederiv-59](11)條件判斷輸出器[InputIF-60](12)選擇輸入器[Signalselect-61](13)采樣和追蹤器[Sampletrack-62](14)最小值和最大值選擇器[Instmin/max-63](15)最小值和最大值追蹤器[Min/maxtracking-64](16)累加器和計(jì)數(shù)器[Acccount-65](17)有效值測(cè)量器[RMSmeter-66](18)Fortran語(yǔ)言表達(dá)式[Fortranstatements](19)指定Fortran語(yǔ)言表達(dá)式的輸出流向[Drawrelation]2.9.4初始化(1)指定TACS變量的初始值[Initialcond.]2.10頻率相關(guān)元件[FrequencyComp.](1)頻率掃描用交流電源[HFSSource](2)單相CIGRE負(fù)荷[CIGRELoad1ph](3)三相CIGRE負(fù)荷[CIGRELoad3ph](4)線性RLC[LinearRLC](5)Kizilcay頻率相關(guān)支路[KizilcyF-Dependent]2.11復(fù)制(1)選擇己定義的LIB文件，在ATP文件中增加$INCLUDE文[Library](2)選擇己定義的LIBREF_1文件，建設(shè)單相參考支路[Ref.1-ph](3)選擇己定義的LIBREF_3文件，建設(shè)三相參考支路[Ref.3-ph](4)選擇己定義的SUP文件，在ATPDraw窗口增加新元件[Files](5)從標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)選擇元件增加到ATPDraw窗口[StandardComponent]注：[]內(nèi)是ATPDraw為該元件設(shè)定的名稱(chēng)3防雷計(jì)算中電氣設(shè)備的等效模型及參數(shù)設(shè)置對(duì)于變電站的等效模型，主要有交流電源、桿塔、輸電線、避雷器、隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、電壓互感器、電流互感器、變壓器等模型。為模擬雷擊過(guò)程，主要有雷電流模型、絕緣子閃絡(luò)模型。3.1電源模型〔1〕模型選擇對(duì)一條或幾條線路進(jìn)展過(guò)電壓研究時(shí)，被研究的線路節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為外部節(jié)點(diǎn)。在ATP仿真中，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和外部節(jié)點(diǎn)的等效電源均用一理想三相電壓源Ac3ph.sup表示。外部節(jié)點(diǎn)的等效電源阻抗，用一個(gè)集中參數(shù)的線路元件Linesy_3.sup來(lái)等效，之所以采用線路元件而不是直接用Rlc_3.sup阻抗元件，是因?yàn)檫€要反響出電源的零序參數(shù)。內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的等效電源阻抗，模型選用Linesy_3.sup元件或不反映零序參數(shù)的Rlc_3.sup阻抗元件。用Rlc_3.sup的原因是由于BPA計(jì)算得到某些內(nèi)部節(jié)點(diǎn)等效阻抗中可能出現(xiàn)零序電感或電阻值為負(fù)值的情況，此時(shí)如果仍采用集中參數(shù)的線路元件Linesy_3.sup就會(huì)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤情況。故外部等效電源及阻抗在ATP中由模型表示。內(nèi)部等效電源及阻抗由或模型表示?！?〕參數(shù)設(shè)置Ac3ph.sup模型輸入?yún)?shù)包括三相電源電壓幅值，頻率，初始相角，電源投入時(shí)間，電源退出時(shí)間。參數(shù)由BPA計(jì)算結(jié)果給出。Linesy_3.sup模型輸入?yún)?shù)包括三相線路正序、零序電阻，正序、零序電抗。參數(shù)由BPA計(jì)算結(jié)果給出。Rlc_3.sup模型輸入?yún)?shù)包括三相線路電阻、電感與電容。參數(shù)由BPA計(jì)算結(jié)果給出。3.2線路模型〔1〕模型選擇外部節(jié)點(diǎn)與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)相連的線路稱(chēng)為外部線路，ATP中采用可反映長(zhǎng)線特征的波阻抗線路模型Linezt.sup表示，輸入?yún)?shù)由BPA計(jì)算結(jié)果給出。內(nèi)部節(jié)點(diǎn)輸電線路模型采用較準(zhǔn)確反映長(zhǎng)架空線路特征LCC模型元件。Model卡中計(jì)算模型方法有Bergeron、PI、因Bergeron特征線方法能較好的模擬輸電線路的暫態(tài)過(guò)程，故計(jì)算采用具有分布參數(shù)的Bergeron特征線方法。LCC模型參數(shù)由實(shí)際輸電線路的根本屬性、幾何參數(shù)等給出。〔2〕參數(shù)設(shè)置LCC模型中有Model卡和Data卡兩個(gè)設(shè)置項(xiàng)。Model卡中有輸電線路類(lèi)型、輸電線路長(zhǎng)度、計(jì)算頻率、土地電阻率、計(jì)算模型方法等設(shè)置。Data卡設(shè)置為輸電線路的根本的幾何參數(shù)。以施秉－黎平的一回輸電線路為例，Model卡和Data的設(shè)置分別如圖3-1、圖3-2所示。具體設(shè)置方法可參見(jiàn)ATP軟件說(shuō)明。圖3-1LCC模型Model設(shè)置卡圖3-2LCC模型Data設(shè)置卡〔3〕實(shí)例以施秉－黎平、黎平－桂林兩條單回緊湊型線路為例，采用線路模型如圖3-3所示。圖3-3兩條單回緊湊型線路模型以桂林－清遠(yuǎn)兩條同桿緊湊型線路為例，為考慮兩線路間的電磁耦合作用，應(yīng)采用線路模型Lcc_6.sup。為了實(shí)現(xiàn)換位，將線路分段，采用線路模型如圖3-4所示。圖3-4同桿緊湊型線路模型3.3鐵塔模型在計(jì)算短時(shí)間交流過(guò)電壓和操作過(guò)電壓時(shí)，一般省略鉄塔的模擬，只考慮接地電阻。但在計(jì)算雷過(guò)電壓時(shí)，鉄塔的沖擊波特性的模擬就很重要了。鉄塔模型應(yīng)具備的條件作為實(shí)用的鉄塔模型應(yīng)具備以下的條件。初姶的塔頂阻抗在100～200Ω的范圍內(nèi)?！泊耸窃诶椎雷杩篂?00Ω的前提下〕從塔腳返回的反射波應(yīng)呈現(xiàn)衰減。在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，塔頂阻抗應(yīng)等于塔腳接地電阻。從塔腳返回的反射波有畸變。可用EMTP計(jì)算。3.3.1無(wú)損線路模型這是用和鉄塔高相當(dāng)長(zhǎng)度的無(wú)損線路來(lái)模擬鉄塔，不能表現(xiàn)從塔腳返回的反射波的衰減和畸變。IEEE的輸電線雷事故率計(jì)算程序FLASH準(zhǔn)備了圖3-5所示的四種鉄塔模型。圖圖3-5IEEEFLASH的鉄塔模型這四個(gè)模型中的前三個(gè)用于一般鉄塔，它們的波阻抗用3.1)式～(3.3)式計(jì)算，鐵塔內(nèi)的沖擊波傳播速度v為光速的0.85倍。(3.1)(3.2)(3.3)式中，(3.4)r1、r2、r3為鐵塔斷面的內(nèi)接園半徑。圖3-5的第4個(gè)鉄塔模型的波阻抗用(3.5)式計(jì)算。(3.5)式中，Z1是園柱的波阻抗，Z2是水平園筒和園柱波阻抗的加權(quán)平均值。(3.6)(3.7)3.3.2細(xì)分化模型即將鉄塔分解成主材、斜材和橫擔(dān)，分別用線路模型模擬。原模型屬于這種模型。原模型用無(wú)損線路的組合構(gòu)成，由于各段的波阻抗不同，等價(jià)地模擬了行波的畸變，但不滿(mǎn)足條件(2)。以下介紹雙回路鉄塔的原模型，如圖3-6所示。圖3-6原模圖図2.2原模型(1)図2.2原模型(3.8)式中，〔3.9〕(2)斜材實(shí)驗(yàn)說(shuō)明由于斜材的存在波阻抗大約下降10%左右。斜材的波阻抗用下式計(jì)算，而斜材的線路長(zhǎng)設(shè)為相應(yīng)主材線路長(zhǎng)的1.5倍。(3.10)(3)橫擔(dān)橫擔(dān)可以當(dāng)作通常的水平導(dǎo)體來(lái)計(jì)算波阻抗。(3.11)式中，ｒAk為等價(jià)半徑，取橫擔(dān)和主材的連接長(zhǎng)度〔即橫擔(dān)和塔身的連接斷面的上邊和下邊之和〕的1/4。3.3.3四段模型用上相、中相和下相的橫擔(dān)位置將鐵塔分成4段，用無(wú)損線路和R-L并聯(lián)電路的串接來(lái)模擬鐵塔，如圖3-7所示。本模型用集中電阻實(shí)現(xiàn)沖擊波的衰減，為了表達(dá)高頻領(lǐng)域衰減大、低頻領(lǐng)域衰減小，用電感和電阻并聯(lián)。當(dāng)鉄塔的上部和下部的波阻抗一樣時(shí)，用鐵塔全體的衰減系數(shù)γ和各段相應(yīng)的長(zhǎng)度h1、h2、h3、h4計(jì)算各段的參數(shù)，如下式所示。(3.12)(3.13)(3.14)式中，ｒ：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)電阻，H=h1+h2+h3+h4：鉄塔的全高，Zt：鉄塔波阻抗，τ：沖擊波在鉄塔中的往復(fù)傳播時(shí)間，Vt：在鉄塔中的傳播速度，α：時(shí)間常數(shù)Li/Ri與τ之比。而圖2.3中的Rf為接地電阻。當(dāng)鉄塔的上部和下部的波阻抗不同時(shí)，用下式計(jì)算各段的參數(shù)。Ri=eq\f(-2Z1ln\r(,g),(h1+h2+h3))hi(i=1,2,3)(3.15)R4=-2Z2lneq\r(g)(3.16)Li=Rieq\f((2H),Vt)(i=1,2,3,4)(3.17)本模型滿(mǎn)足上述的對(duì)于鐵塔模型的各種要求。模型的參數(shù)是按照能夠重現(xiàn)各相招弧角電壓的實(shí)測(cè)波形來(lái)選擇的。沖擊波的傳播速度Ｖt為光速，取時(shí)間常數(shù)L/R等于鉄塔內(nèi)沖擊波往復(fù)傳播時(shí)間τ(即α=1)。鉄塔上部的波阻抗ZT1和下部的波阻抗ZT2、鉄塔內(nèi)的衰減系數(shù)γ根據(jù)情況可取不同的值，如表3-1所示。表3-表3-1四段模型的參數(shù)ZT1(Ω)/ZT2(Ω)γ電壓等級(jí)小電流實(shí)驗(yàn)220/1500.8500kV小電流實(shí)驗(yàn)120/1200.7UHV實(shí)際雷擊觀測(cè)200/1350.8實(shí)際雷擊觀測(cè)80/800.8實(shí)際雷擊觀測(cè)120/1200.8圖3-7四段模型這個(gè)模型的最大缺點(diǎn)是參數(shù)的選定不能反映鐵塔的大小和形狀。3.3.4單波阻抗模型 對(duì)于圖3-6的同桿雙回塔，也可應(yīng)用更為簡(jiǎn)單的單波阻抗模型，如圖3-8。對(duì)波阻抗的參數(shù)設(shè)置如圖3-9，其中長(zhǎng)度length表示了桿塔的實(shí)際尺寸，因此這個(gè)模型很好的描述了桿塔構(gòu)造，但是是一種較為粗糙的模型。桿塔模型底部為桿塔接地電阻，可根據(jù)經(jīng)歷取值。圖3-8圖3-9波阻抗參數(shù)設(shè)置3.4避雷器模型3.4.1氧化鋅避雷器的伏秒特性在500kV變電站中，由于金屬氧化物非線性電阻片具有優(yōu)異的非線性伏秒特性，在雷電侵入波保護(hù)當(dāng)中占有重要地位。氧化物避雷器的主要成分為氧化鋅，通常也稱(chēng)其為氧化鋅避雷器〔MOA〕，其良好的防雷特性取決于其電阻片優(yōu)越的非線性特性：其全伏安特性如圖3-10。圖3-10氧化鋅避雷器伏安特性通常將伏安特性分為3個(gè)典型區(qū)域，分別為小電流區(qū)、非線性區(qū)和飽和區(qū)。在小電流區(qū)，通過(guò)閥片的電流在1mA以?xún)?nèi)，這樣，在正常工作電壓下，流過(guò)避雷器的電流非常小，可近似認(rèn)為續(xù)流為0，因此無(wú)需安裝串聯(lián)間隙隔斷工頻續(xù)流。在非線性區(qū)，非線性系數(shù)大大下降即使電流急劇上升，電壓也無(wú)太大變化。這樣，當(dāng)雷電流侵入時(shí)，避雷器上的殘壓很小。在GIS中，氧化鋅避雷器能起到非常好的防雷作用。3.4.2非線性電感和電阻模型在仿真計(jì)算中，可以用非線性電感模型中非線性元件L和R來(lái)模擬陡波頭電流下的V-I磁滯特性。氧化鋅避雷器具有電流波頭越短，電壓最大值的發(fā)生時(shí)間比電流最大值的發(fā)生時(shí)間越前、電壓最大值上升的特性。元件模型的端電壓V〔t〕由非線性電阻R〔i〕和非線性電感L〔i〕分擔(dān)，如〔3-15〕所示：(3-15)圖3-11避雷器模型圖3-12非線性電感參數(shù)設(shè)置 避雷器模型采用非線性電感和非線性電阻模擬，如圖3-11。非線性電感參數(shù)設(shè)置如圖3-12。非線性電阻參數(shù)采用幾組伏安特性參數(shù)來(lái)描述，可以近似模擬出避雷器的伏安特性，如圖3-13和3-14。圖3-13非線性電阻伏安特性參數(shù)圖3-14非線性電阻伏秒特性曲線3.5雷電流模型雷擊大地時(shí)，通常要先經(jīng)過(guò)先導(dǎo)放電，然后才是主放電過(guò)程。研究說(shuō)明，先導(dǎo)通道具有分布參數(shù)的特征，稱(chēng)其為雷電通道，其波阻抗為Z0。在防雷設(shè)計(jì)中，一般取雷電流通道的波阻抗Z0為300Ω，Z為被擊桿塔，如圖3-15。圖3-15雷電流通道等效圖〔1〕雷電流參數(shù)的選取我國(guó)一般地區(qū)雷電流幅值超過(guò)I的概率可按下式求得：(3-16)年平均雷暴日在20及以下地區(qū)，雷電流幅值較小，雷電流幅值超過(guò)I的概率為：(3-17)標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波其波頭局部可用雙指數(shù)函數(shù)表示〔如圖3-16〔a〕〕：(3-18)在線路防雷設(shè)計(jì)中，波頭局部可簡(jiǎn)化為斜角波頭〔如圖b〕，而在設(shè)計(jì)特性高塔時(shí)可取余弦波頭〔如圖c〕。圖3-16雷電沖擊波波形設(shè)計(jì)在500kv系統(tǒng)中，根據(jù)所建的模型，需確定最大雷電流計(jì)算值。而此值在我國(guó)規(guī)程尚無(wú)此具體規(guī)定，太高，造成浪費(fèi)，太低則不安全。一般情況下，國(guó)際上最大雷電流計(jì)算值取150kA，西歐則取250kA。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，一般取值為210~220kA，大于或等于它的概率為3.16%~4.11%?！?〕雷電流模型例如圖3-17雷電流仿真模型圖3-18雷電流參數(shù)的設(shè)定3.6絕緣子閃絡(luò)模型3.6.1絕緣子閃絡(luò)判據(jù)如圖3-19所示，當(dāng)絕緣子串上出現(xiàn)的過(guò)電壓高于絕緣子串伏秒特性時(shí)，我們即可判定絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)，閃絡(luò)時(shí)刻即為兩曲線相交的第一時(shí)刻。其中相應(yīng)的時(shí)刻t1為閃絡(luò)時(shí)刻，U1為閃絡(luò)電壓，由絕緣子串電壓波形和絕緣伏秒特性曲線共同決定。圖3-19絕緣子特性曲線3.6.2絕緣子串伏秒特性的模擬絕緣子串伏秒特性指的是絕緣子串上出現(xiàn)的電壓最大值放電時(shí)間的關(guān)系曲線。伏秒特性通常由實(shí)驗(yàn)的方法得出。當(dāng)擊穿發(fā)生在波前時(shí)，擊穿電壓以當(dāng)前50%放電電壓為準(zhǔn)；發(fā)生在波尾時(shí)，以峰值電壓為準(zhǔn)，此時(shí)的擊穿實(shí)際上是50%放電電壓峰值作用的結(jié)果。實(shí)際上，工程中各種絕緣子的伏秒特性參數(shù)都是可查的，通過(guò)簡(jiǎn)單的擬合就可得到對(duì)應(yīng)的伏秒特性公式。3.6.3絕緣子兩端電壓波形模擬雷擊塔頂時(shí)，絕緣子串兩端的電壓為：V(t)=Vtop(t)+Vg(t)-Vf(t)，即塔頂電位〔Vtop〕,感應(yīng)雷過(guò)電壓〔Vi〕,工頻過(guò)電壓〔Vf〕。雷擊塔頂時(shí)，由于桿塔波阻抗、沖擊接地電阻的存在，雖然避雷線可以起到一定的分流作用，，但由于雷電流幅值大，陡度很高，仍能在塔頂感應(yīng)出很高的電壓。顯然，當(dāng)線路電壓為U1，而橫擔(dān)電壓為U時(shí)，塔頂電位Vtop=U1-U。雷直擊輸電線路桿塔塔頂時(shí)，除了在塔頂產(chǎn)生高電位外，放電通道周?chē)目臻g電磁場(chǎng)急劇變化，在導(dǎo)線上將出現(xiàn)雷電感應(yīng)過(guò)電壓。感應(yīng)雷過(guò)電壓主要通過(guò)一些規(guī)程公式進(jìn)展計(jì)算，并沒(méi)有一個(gè)確定的方法，可根據(jù)不同的計(jì)算要求選擇適宜的規(guī)程公式得到感應(yīng)過(guò)電壓表達(dá)式。一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)于雷電沖擊電壓，電路本身的工頻電壓很小，在計(jì)算雷電過(guò)電壓時(shí)可以簡(jiǎn)化忽略不計(jì)。但對(duì)于500kV等高壓電路，由于其電壓等級(jí)高，在考慮雷電線路還擊時(shí)，在絕緣子兩端電壓中會(huì)占有相當(dāng)大的比例。因此在高壓線路仿真時(shí)要考慮工頻過(guò)電壓。3.6.4絕緣子串閃絡(luò)模型 絕緣子串閃絡(luò)模型的建設(shè)使用了TACS組件，可求和傳遞函數(shù)塊G〔s〕、DEVICE裝置、內(nèi)部信號(hào)源、FORTRAN表達(dá)式等。絕緣子串閃絡(luò)仿真模型如圖3-20。圖3-20絕緣子串閃絡(luò)仿真模型其中，52＃中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)模擬絕緣子串兩端的電壓曲線、有名＋固定閾限值模擬絕緣子串的伏秒特性曲線，當(dāng)某一時(shí)刻驅(qū)動(dòng)信號(hào)