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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳世傑
研究生(外文):Shi-Chien Chen
論文名稱:架空輸電線路防雷方法分析
論文名稱(外文):Analysis of Lightning Protection Methods for Overhead Transmission Lines
指導教授:黃培華黃培華引用關係
指導教授(外文):Pei-Hwa Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:134
中文關鍵詞:防雷方法供電品質供電可靠度雷擊遮蔽能力衝擊閃絡電壓
外文關鍵詞:Lightning Protection MethodPower QualityPower ReliabilityLightning ShelteringImpulus Flashover Voltage
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摘 要

“雷” 是一個很難掌握的能量,雷擊時所產生之巨大電壓及電流直接造成受擊物之損壞,間接造成週遭之人、畜、物均受一定程度的破壞;而架設於空曠中,高又長之架空輸電線更是容易遭受雷擊。由雷擊所造成線路及相關設備損壞,以及其衍生之損失非常大,尤其目前高科技園區內廠商之一次供電事故,產生之損失均非常巨大,所以對於供電品質及供電可靠度之要求非常高,故架空輸電線路之防雷措施在設計上是非常重要的一環。台電公司對架空輸電線路之防雷改善方法亦持續加強。本文由架空輸電線路之基本防雷設計說明,再探討各種防雷方法,然後運用TFlash軟體分析各項防雷方法之雷擊遮蔽能力,及遭受雷擊後礙子端電壓情形,並分析線路遭雷擊機率。研究結果發現,線路以架2條架空地線及遮蔽角為-5度效果較佳,如能搭配裝設線路避雷器其效果將更為提升。

關鍵詞: 防雷方法、供電品質、供電可靠度、雷擊遮蔽能力、
衝擊閃絡電壓。

Abstract

“Lightning” is a kind of energy which is very hard to be controlled. A lightning stroke produces high voltage and large current that will cause the damage of everything which is attacked by the lightning stroke directly. Besides, lightning stroke can damage the people, animals, and objects around indirectly. Then the overhead transmission lines erected in open fields are much easier to be attacked by thunderbolt. The damage of transmission lines and related equipments caused by lightning stroke will result in enormous economic losses, especially for those factories in Science Park. Thus the science industry has set up very high standard on the quality and reliability of electric power supply. Therefore, the utility makes every endeavor to improve lightning protections. This thesis studies the design of lightning protection by analyzing the lightning stroke and explaining every kind of lightning protective measure. Moreover, the thesis also investigates the sheltering capability of all lightning protective measures and the terminal voltage of the insulators under lightning by using the T-Flash software, and the probability of being attacked by the lightning is also examined. It is found that adopting two overhead ground lines with a minus five-degree sheltering angle will be a better protective structure, with even better performance by adding the line arrestor.

Keywords: Lightning Protection Method, Power Quality, Power Reliability, Lightning Sheltering, Impulus Flashover Voltage

目 錄
摘要………………………………………………………..…….……..III
Abstract……………………………………………………..….…....….IV
圖目錄.………………………………………………………….…….VIII
表目錄.……………………………………………………….……….XIV
第一章 緒論...…………………………………….…………1
1.1 研究動機及背景………………………………….…………..1
1.2 研究文獻回顧……………………………………….………..5
1.3 研究內容概述……………………………………….………..6
1.4 分析運用軟體……………………………………….………..6
1.5 章節內容說明…………………………………….…………..7
第二章 架空輸電線路設計理論……………….…..……….8
2.1 台電輸電系統介紹…………………………….……………..8
2.2 雷電特性……………………………………………….........12
2.3 防雷接地…………………………………………………….20
2.4 架空輸電線路耐雷設計…………………………………….24
第三章 架空輸電線路防雷措施………………………….…32
3.1 線路設置避開多雷區……………………………………… 33
3.2 降低桿塔高度……………………………………………….33
3.3 減小地線遮蔽角…………………………………………….34
3.4 增設架空地線數目………………………………………… 40
3.5 增設獨立桿架設遮蔽線…………………………………… 40
3.6 鐵塔增設側向支線………………………………………….41
3.7 設置線下遮蔽線(耦合地線)………..…………………….. 42
3.8 降低鐵塔接地電阻………………………………………….49
3.9 放寬弧角與弧環間距……………………………………….50
3.10 安裝線路避雷器…………………………………………...54
第四章 防雷措施之抗雷性能分析……………………..…….61
4.1 TFlash軟體簡介及基本資料建置 ………………………61
4.2 耐雷性能分析 …………………………………………..71
4.3 防雷方法比較及經濟分析……………………………….115
4.4 綜合討論….………………………………………………117
第五章 結論…………………….………….……………….. 118
5.1. 結論及建議…….………………………………………..118
5.2. 未來研究方向…….……………………………………...122
參考文獻..……………….………………………………………..120
附錄......……………….………………………………………...122

圖目錄

圖1.1 事故比例………………………………………………………...1
圖1.2 各電壓等級輸電線雷害事故比……………………….………. 2
圖1.3 SEMI Std. 47曲線………………………………………………4
圖2.1 台灣電力系統結構示意圖……………………………………...8
圖2.2 架空輸電線路結構………………………….…………………..9
圖2.3 鐵柱…………………………………………….………………10
圖2.4 水泥桿…………………………………………….……………10
圖2.5 木桿……………………………………………….……………10
圖2.6 礙子串…………………………………………….……………10
圖2.7 角鋼桿……………………………………………….…………10
圖2.8 鋼管桿……………………………………………….…………10
圖2.9 鐵塔………………………………………………….…………10
圖2.10 水泥桿…………………………………………….……………11
圖2.11 鋼管桿…………………………………………….……………11
圖2.12 345kv 2回線鐵塔…………………………………..…………..11
圖2.13 161kv 4回線鐵塔 ………………………………..……………11
圖2.14 負雷雲下行雷過程………………………………..…………...14
圖2.15 雷衝擊電流波形…………………………………..…………...15
圖2.16 突波來源分類………………………………….…………...…17
圖2.17 每月雷害分佈………………………………….………...……19
圖2.18 接地4要件…………………………………….……………...20
圖2.19 埋深為h之垂直接地棒圖……………………….…………...22
圖2.20 每年百公里鐵塔逆閃絡事故率………………………………27
圖2.21 地線遮蔽角之定意……………………………………………29
圖3.1 架空地線平均高度與遮蔽角關係……………………………35
圖3.2 345kV A 型鐵塔遮蔽範圍……………………………………37
圖3.3 345kV B 型鐵塔遮蔽範圍……………………………………37
圖3.4 345kV D 型鐵塔遮蔽範圍……………………………………38
圖3.5 345kV F 型鐵塔遮蔽範圍………………………………….…38
圖3.6 345kV E 型鐵塔遮蔽範圍…………………………………….39
圖3.7 獨立桿架設遮蔽線示意圖…………………………………….41
圖3.8 增設側向支線示意圖………………………………………….42
圖3.9 設置線下遮蔽線(耦合地線)圖……………………………….42
圖3.10架設耦合地線雷電流分佈圖………….……………………….43
圖3.11架設耦合線等值電路圖.……………………………………….47
圖3.12 弧角 弧環圖………………………………………….………50
圖3.13 弧角尺寸與礙子相關距離…………………………………….52
圖3.14 避雷器特性曲線……………………………………………….55
圖3.15 避雷器動作曲線………………………………….……………56
圖3.16 間隙型避雷器……………………………………….…………56
圖3.17 無間隙型避雷器…………………………………….…………56
圖3.18 避雷器絕緣協調…………………………………….…………57
圖3.19 避雷器裝置示意圖………………………………….…………58
圖3.20 未裝設避雷器之V-T曲線………………………….…………59
圖3.21 裝設避雷器雷擊時之V-T曲線………………….……………60
圖3.22 裝設避雷器雷擊後之V-T曲線………………….……………60
圖 4.1 線路(Tower 1~6)示意圖………………..……….….…………63
圖 4.2 Tower裝置情形…………………………………….…………64
圖 4.3 雷擊電流波形…………………………………………………65
圖 4.4 Tflash資料建置例圖……………………………………….…67
圖 4.5 雷擊電流160kA,架空地線(+16.7 )之遮蔽範圍….…….…71
圖 4.6 雷擊電流100kA,架空地線(+16.7 )之遮蔽範圍….…….…72
圖 4.7 雷擊電流50kA,架空地線(+16.7 )之遮蔽範圍…….……...72
圖 4.8 雷擊電流7.5kA,架空地線(+16.7 )之遮蔽範圍……..….…73
圖 4.9 雷擊電流2.5kA,架空地線(+16.7 )之遮蔽範圍……..…….73
圖 4.10 雷擊電流160kA,架空地線(-5 )之遮蔽範圍………..……..75
圖 4.11 雷擊電流150kA,架空地線(-5 )之遮蔽範圍…………..…..75
圖 4.12 雷擊電流100kA,架空地線(-5 )之遮蔽範圍………..……..76
圖 4.13 雷擊電流50kA,架空地線(-5 )之遮蔽範圍…………..……76
圖 4.14 雷擊電流7.5kA,架空地線(-5 )之遮蔽範圍…….…………77
圖 4.15 雷擊電流2.5kA,架空地線(-5 )之遮蔽範圍…….….…..… 77
圖 4.16 雷擊電流7.5KA無架空地線遮蔽範圍…………….…..……78
圖 4.17 雷擊電流160KA無架空地線遮蔽範圍…………….….……78
圖 4.18 雷擊電流160kA,1回架空地線遮蔽情形………….….…...79
圖 4.19 雷擊電流100kA,1回架空地線遮蔽情形………..………...80
圖 4.20 雷擊電流50kA,1回架空地線遮蔽情形………….….…… 80
圖 4.21 雷擊電流7.5kA,1回架空地線遮蔽情形………….….…....81
圖 4.22 雷擊電流2.5kA,1回架空地線遮蔽情形……….…….…....81
圖 4.23 2回線架空地線50kA雷擊電流礙子端電壓……....………82
圖 4.24 無裝設架空地線50kA雷擊電流礙子端電壓…….....………83
圖 4.25 無裝設架空地線3kA雷擊電流礙子端電壓……….……..... 84
圖 4.26 無裝設架空地線2.9kA雷擊電流礙子端電壓…….…….......85
圖 4.27 1回線架空地線70kA雷擊電流礙子端電壓………....……...86
圖 4.28 +16.7 地線橫擔遮蔽角每年遭雷擊之次數……….……......89
圖 4.29 +5 地線橫擔遮蔽角每年遭雷擊之次數………….….......…89
圖 4.30 0 地線橫擔遮蔽角每年遭雷擊之機率…………….…...… 90
圖 4.31 -5 地線橫擔遮蔽角每年遭雷擊之機率……...…….….….. 90
圖 4.32 -10 地線橫擔遮蔽角每年遭雷擊之機率…………………. 91
圖 4.33 雷擊電流為50kA接地電阻60Ω礙子端電壓……....….…..93
圖 4.34 雷擊電流為70kA接地電阻60Ω礙子端電壓……....….…..94
圖 4.35 加耦合地線雷擊電流之相關模擬參數 ……………...……..96
圖 4.36 加耦合地線鐵塔突波阻抗設定…………...……….….……..97
圖 4.37 架設耦合地線之3D圖……………………………….…,…..97
圖 4.38 未架設耦合地線之3D圖 …………………………………..97
圖4.39 有無裝設耦合地線礙子端電壓比較(上層) ………………..98
圖 4.40 有無裝設耦合地線礙子端電壓比較(中層) …………….…..98
圖 4.41 有無裝設耦合地線礙子端電壓比較(下層) ………….……..99
圖 4.42 有無裝設耦合地線導線對地電壓比較(上層) ……………...99
圖 4.43 有無裝設耦合地線導線對地電壓比較(中層) ………….…100
圖 4.44 有無裝設耦合地線導線對地電壓比較(下層) ………….…100
圖 4.45 裝避雷器Tower 4 Wire 1礙子端電壓波形………......…103
圖 4.46 裝避雷器Tower 4 Wire 4礙子端電壓波形………......…103
圖 4.47 裝避雷器Tower 4 Wire 2礙子端電壓波形…………......104
圖 4.48 避雷器動作波形…………………………………………....104
圖4.49 接地電阻20Ω雷擊閃絡次數…………...……………………105
圖4.50 接地電阻50Ω雷擊閃絡次數…………...……………………105
圖4.51 接地電阻50Ω Tower3 Wire1礙子電壓…..…..….....…….... 106
圖4.52 接地電阻20Ω Tower3 Wire1礙子電壓…..…….…..…….... 106
圖4.53 接地電阻10Ω Tower3 Wire1礙子電壓…..…….…..…….... 107
圖4.54 接地電阻5Ω Tower3 Wire1礙子電壓.…..…….…..……..... 107
圖4.55 Tower 3塔腳雷擊電流………………………..……………107
圖4.56 Tower 2塔腳雷擊電流………………………..……………108
圖4.57 Tower 4塔腳雷擊電流………………………..……………108
圖4.58 有裝線路避雷器礙子端電壓………………..……………..109
圖4.59 無裝線路避雷器礙子端電壓………………..……………..110
圖4.60 有裝線路避雷器礙子端電壓………………..……………..110
圖4.61 無裝線路避雷器礙子端電壓………………………………111
圖4.62 裝避雷器線路閃絡次數…………………..………………..112
圖4.63 裝耦合地線線路閃絡次數………………..………………..113
圖4.64 裝線路避雷器及耦合地線線路閃絡次數…..……………..113



表目錄
表 4.1 Tower~Tower6 相關資訊………………………….…….......64
表 4.2 1999-2009 雷擊電流峰值統計表………….……………......66
表 4.3 耐雷分析結果統計………………………….…………….....86
表 4.4 各橫擔寬度表……………………………….…………….... 88
表 4.5 不同遮蔽角與雷擊及閃絡次數統計………….………….....91
表 4.6 不同接地電阻、雷擊電流之礙子端電壓統計表….……….95
表 4.7 裝設耦合地線之電壓分佈差異分析表…………….…..… 101
表 4.8 不同接地電阻之線路雷擊電流流入塔腳統計…….……...108
附錄 表1 250mm標準礙子連之50%衝擊閃絡電壓………….…...122
附錄 表2有弧角間隙之50%衝擊閃絡電壓…………………….…123
附錄 表3鐵塔受雷擊時鐵塔電位上昇等效阻抗ZT(Ω)………..… 128
附錄 表4跨距中央受雷擊時跨距中央電位上昇等效阻抗ZS(Ω)...130
附錄 表5跨距中央受雷擊時鄰近鐵塔電位上昇等效阻抗ZTS(Ω)..131
附錄 表6線路絕緣設計表…………………………………………..132


參考文獻
[1] 台電公司供電處,機電事故統計(1999~2009),2009。
[2] 台灣電力公司系統規劃處,高科技用戶電壓驟降之管理與改善研究,技術服務完成報告,pp. 9-23,2004。
[3] 王洪澤,電力系統接地技術手冊,中國電力出版社,2007。
[4] 何金良,電力系統接地技術,科學出版社,2007。
[5] 台灣電力公司輸變電工程處,輸電工程作業手冊,民國70年。
[6] IEEE Std.1243-1997, IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Transmission Line, IEEE Press, 1997.
[7] 左來明、張凌雲,高壓輸電線路綜合防雷技術研究,東北電力技術,pp. 12-15,第2期,2007。
[8] 台電公司,落雷資訊管理系統,http://w3.taipower.com.tw/#。
[9] 廖順安,閃電之發展過程與密度,台灣電力公司,2007。
[10] 蕭勝任,台電345kV超高壓一路雷害特性模擬分析,高雄應用科技大學電機研究所碩士學位論文,pp. 10-11及pp. 18-21,民國96年。
[11] 周至如,“架空輸電線路之防雷策略及其接地系統之雷擊特性研究”,第二十五屆電力力工程研討論文集,pp.1810-1812,2004。
[12] 洪得峻,架空輸電線路之防雷策略及其接地系統之雷擊特性研究,中原大學電機研究所碩士學位論文,pp. 21-22,民國93年。

[13] 王惠忱,耦合地線防雷效果計算與分析,東北電力技術,第9期,pp.23-26頁, 1994。
[14] 卓明遠、蕭勝任, “輸電線路裝設耦合地線之雷擊特性研究” ,第三十屆電力力工程研討論文集,pp.2-3,2009。
[15] 台灣電力公司輸變電工程處,架空輸電線路設計準則,民國96年。
[16] ABB公司,近代避雷器的發展與選用,2009。
[17] NGK公司,69kV /161kV避雷器規範及安裝手冊,2009。
[18] Electric Power Research Institute (EPRI), Transmission Line Grounding Overview & Lightning Fundamental, 2003。
[19] 顏世雄,“台灣地區雷暴日數調查統計”,台電工程月刊,第466期,民國74年。
[20] 顏世雄,“台灣新舊雷暴日數統計IKL地圖比較”,台電工程月刊,第510期,民國80年。
[21] 陳慈萱,雷電及其防護,武漢大學出版社,2000年。
[22] 陳慈萱,電力系統接地技術,武漢大學出版社,2000年。
[23] 張宏展、吳瑞南、范振理等,“輸電線路避雷器特性及經濟效益評估”,台電工程月刊,第696期,p.19,95年。
[24] 顏世雄,避雷工程理論與實務, 2001年。
[25] 日本電力中央研究所,送電線耐雷設計Guide Book,1976。
[26] 日本國家標準 JIS A4201-1992,建築物等之避雷設備,1992。
[27] IEEE Std. 1410-1997, IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines, IEEE Press, 1997.
[28] NAPA 780-1997, Standard for the Installation of Lightning Protection System, , 1997.

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