煤矿电网防雷系统仿真研究（35kv）.docx

1、摘 要雷电是对人类生活、自然灾害，甚至是对生命财产产生重要威胁的因素之一，它是一种强烈的大气放电现象。并且防雷保护是当今社会的重要课题之一。煤矿生产所受雷电的影响是非常巨大的，重要的影响有：配电配置、用户配置和各类现代化配置等。时常会由雷害缘故引起毁坏配电装置的事故，从而使煤矿的安全生产产生隐患，对人们日常的生活也造成诸多不便；并且，煤矿广泛使用现代化设备，雷击过电压的干扰会对现代化设备产生影响；静电干扰等现象都是大型电子自动化设备所引起的，这样的干扰会使工作无法正常进行。煤矿供电系统仿真的防雷系统中的煤矿安全满足各项所需条件是非常必要的，对煤矿防雷系统的仿真，需要用科学的方法，同时指出煤矿的

2、防雷保护措施。建立起杆塔模型，进一步进行仿真，仿真内容主要是输电线路耐雷水平的仿真。通过对该模型的参数和连接结构的改变，针对雷电直击输电线路的两种主要形式（一种是雷电落在杆塔顶部或周围避雷线上，另一种是雷电绕过避雷线直接打在导线上）、接地电阻大小的变化对雷击过程的影响接地电阻大小的变化对雷击过程的影响进行仿真计算与结果分析，分析了输电线路在不同情况下遭受雷击所受到的影响、引起的故障，为建设和维护部门在实际输电线路上，更好的完善防雷保护措施，做出合理的理论依据，为实际输电线上的设计，需要运用科学的手段，准确的进行煤矿电网防雷研究，并且能够较快的得出准确的煤矿电网防雷措施，从而能够让煤矿的安全生产

3、得到保障，同时也确保它的安全运行。关键词：煤矿电网；防雷措施；仿真研究ABSTRACT Thunder is a phenomenon of heavy atmospheric discharge， which threatens human beings lives and wealth. So, thunder protection is an important question. The influence of thunder to colliery is mainly to distributing equipments, consumer equipments and moder

4、n equipments. Distributing equipments and consumer equipments often destroy by thunder accident, making dangerous to colliery and making people inconvenience. On the other hand, since colliery uses modern equipments, it makes great influence to electron component by overvoltage, over-current and sta

5、tic. So, thunder protection technology is important, we need research it with scientific attitude and make out measures. This paper introduces the basic knowledge of thunder overvoltage and lightning conductors. The research carries from two aspects: first equipments and second equipments. The first

6、 is the major of electric power system and the second one is the equipments used to inspecting, controlling, adjusting and protection. Then take out the measures. Finally, I select normal 35KV . Electrical-wire as study object, stimulating with ATP-EMTP. Mainly stimulating two aspects: the one is st

7、riking the electrical-wire, the other is the influence of grounding resistance. From the stimulations, I get some conclusions which present the influence of electrical-wire on different conditions. This is meaningful to colliery electric power system.Keywords： Electrical Power system; the measures o

8、f defending lightning strike; simulations目 录 1.绪论11.1煤矿电网防雷技术研究的背景及重要意义11.2防雷技术的发展过程11.3国内外防雷技术研究现状21.4本课题主要的研究内容32.雷电过电压及常用防雷装置介绍42.1雷电过电压概述42.1.1雷电过电压的形成42.1.2雷电过电压的几个有关概念42.1.3雷电过电压所造成的危害52.2常用防雷装置介绍62.2.1避雷针及避雷线62.2.2避雷带与避雷网62.2.3金属氧化物避雷器72.2.4保护间隙82.2.5防雷接地装置82.3小结83.煤矿防雷措施93.1煤矿电网过电压的保护措施93.1.

9、1输电线路防雷措施93.1.2变压器防雷措施103.1.3变电站防雷措施103.2煤矿现代电力设备过电压的保护措施113.2.1煤矿电力调度自动化设备防雷措施113.2.2煤矿变电站自动化系统防雷113.2.3煤矿通信设施防雷123.3小结124.ATP-EMTP仿真研究134.1.1 ATP软件介绍134.1.2 ATP Draw程序134.2利用ATP-EMTP软件进行的仿真内容144.3 模型的选取与参数的设定144.3.1 雷电流的模拟144.3.2 输电线路杆塔的模型154.3.3 输电线路的模拟164.3.4 绝缘子串的闪络模拟164.4 仿真线路图结果与结论164.4.1 输电线

10、路耐流水平仿真165.结论23参考文献24翻译部分26英文原文26中文译文35致 谢44第 44 页中国矿业大学2014届本科生毕业设计1.绪论1.1煤矿电网防雷技术研究的背景及重要意义雷电是对人类生活、自然灾害，甚至是生命财产，产生重要威胁的因素之一，它是一种强烈的大气放电现象。导致跳闸的主因是遭受雷击；因为跳闸，电源避雷线产生过电压波，所以这也是跳闸形成主要原因。雷电过电压到变电站后的传播是沿传输线进行的，也对变电站配置的安全运行来说是造成威胁的一个重要因素。35kV线路是输电线路中防雷最困难的输电线路，每一年到雷雨季节，线路总是因雷击而跳闸，这一现象十分难以避免，其主要原因在于较低的线路

11、绝缘程度，而且不能采用全程避雷线。煤矿生产过程中，由于雷电产生的影响从而导致配电设备也受到了影响。雷雨季节时，会由于雷电的原因，而导致很多状况，甚至会出现人身伤亡现象，也会给煤矿生产和安全造成巨大损失。同时，对日常生活的人们来说，也有诸多不便之处。在雷电多，复杂的地形曲率，高土壤电阻率地区，雷击的配电线路故障率造成的几率很高。配电线路是否可靠，是否操作安全，不仅要与煤炭企业用电人员的安全，电力是否畅通相关，而且关系到是否煤矿电力系统能够正常运行。 需要运用科学的手段，准确的进行煤矿电网防雷研究，并且能够较快的得出准确的煤矿电网防雷措施，从而能够让煤矿的安全生产得到保障，同时也确保它的安全运行。

12、1.2防雷技术的发展过程18世纪中期。富兰克林冒出了一个想法，他觉得电荷可被针状物放出，可以用来逐步和雷云里的电荷相互抵消，利用这种方法可以制作出避雷针，用于防雷。可是想法是好的，实际却是没有起到预想的抵消作用，只能将雷电流引致周围设施。随后根据富兰克林的著名风筝试验，前苏联罗蒙诺索夫在几年后写出了关于电力而产生的大气现象的论文，给出了重大的证明。在同一时间，当时有一个广为人知的事件，那年，富兰克林刚刚发布关于避雷针的理论，在这其后，在这个理论的基础上，有一个法国的工程师进行了尝试，一个避雷针就这样被制造成功了，没过多久就发生了接闪。接闪是在一定范围内的闪电，闪电的能量可以根据通道的设计排放到

13、大地去。这是人类第一次改变雷闪途径的变革之路，证明了避雷针是可以解决防雷保护的。必须要解决避雷针从建造到使用中关于保护范围问题。而且，其已基本满足工程设计需要的精确度。也正是各国电力系统和高压输电的改进发展推动这项工作的发展。从1930到1934年，个别国家的逐步在发电厂的保护上选择采用避雷针。到60年代初英美等发达国家开始对架设有避雷线保护的输电线路的保护范围进一步给出了击距理论，保护范围按雷电流幅值大小来选择。19621964在中国，工人把高压输电线路的防雷保护也利用与以上比较相似的办法，但在保护变电所和发电厂在一方面，中国的50年代只有利用避雷针，由于会担心避雷线断线从而波及大整座变电所

14、的缘故。避雷针的断线会影响整个厂房和整个变电所。70年代中期，变电站和发电厂，确认对防雷采用避雷线导体。人们也曾妄图提高引雷作用通过将放射物铺放在避雷针的针尖上，从而达到扩展保护范围的目的，其后被证实这样的方法是没有效的。同时，放射性物质对人体会产生伤害，甚至会造成部分身体机能的变异，影响人体健康。60年代末，70年代初，英国，德国和其他国家也明确了他们对这一想法的否定。今天的科学技术的突飞猛进，猛烈雷电是人类还无法完全控制，但是，通过探索和很长时间探究，已经积攒了关于防雷的许多的知识和经验并构成了一些有用的方法，不仅对各行各业进行有效且正确的预防，并且对于雷电灾害的指导意义也是不言而喻的。1

15、.3国内外防雷技术研究现状 雷电及其防护领域中例如：对雷电的成因，发生、发展、和对电网的作用，美、法和前苏联等国进行摸索和研究后，形成了一个完整理论的体系，它们中的许多是非常成熟和完善的，防雷措施也会呈现在电力系统保护的研究当中，特别是雷电过电压的线路波保护。由于日本是一个岛屿并且伴随着强烈的雷电活动，大量的防雷保护是必要的，特别是对避雷器的发展，除各种常规株型氧化避雷器的发展，还着重研究了线路避雷器的发展，并且处在世界的先进水平。但欧洲和美国等发达国家仍存在许多缺陷，在防雷保护方面。煤矿电网防雷技术方面，中国通过直击雷和变电站的电路保护波和防雷设施的长时间发展，尤其是最近几年，得到迅猛高速发展的氧化锌避雷器设计提出关于对线路防雷卓有成效的措施，为线路耐雷水平的提高和全世界的电力工作者来说都是重点关注的项目。下面是目前研究的防雷情况主要针对输电线路方面的：我国在电网放来的技术上做了长期的研究，也取得了不少的成绩，在电力系统绝缘配合上日趋完善，但我国在电网防雷技术上与设计发达国家相比，还有一定的差距，特别是由于我们国家电网的网络结构不健全、电网雷击跳闸率较高，特别是对特殊地形和气象条件下的雷电活动规律、雷电对电网的影响还没有完全研究透。尤其是输电线路防雷的研究上存在较多的问题，雷击跳闸率居高