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研究生:陳武昌
研究生(外文):Wu-Chang Chen
論文名稱:69kV輸電線路裝設耦合地線之雷擊特性模擬與分析
論文名稱(外文):Lighting Simulation and Analysis for 69kV Transmission Line with Coupling Ground Wire
指導教授:卓明遠
指導教授(外文):Ming-Yuan Cho
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:電機工程系
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:128
中文關鍵詞:雷擊輸電線路電磁暫態模擬程式耦合地線二回線型式效果跨距方式
外文關鍵詞:LightingTransmission LineATP-EMTPCoupling Ground WireAND
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69kV輸電線路常因雷擊造成電壓驟降及線路跳脫事故。為降低雷害發生,台電雖積極執行防雷改善措施,仍難達到合理改善目標。自1993年至2007年選擇落雷密度較高區域8條線路裝設耦合地線,歷經14年之現場評估防雷擊成效,經統計在未裝設耦合地線前共發生91次雷擊事故,裝設耦合地線後降為20次,其降低雷擊事故約為82%,顯現採裝設耦合地線方式亦可提高耐雷程度,且投資成本較少,其效果由實際裝設成效不錯。本論文研究系參考IEEE std. 1243-1997之架構,以台電69kV大鵬至屏東#44塔至#50塔區間之二回線為對象,針對共架鐵塔之各鐵塔高度、型式、跨距與導地線規格,以及雷擊突波源、系統電源、鐵塔、輸電線路、耦合地線等建立暫態模型,透過ATP-EMTP模擬與實際裝設結果相互驗證,以探討裝設耦合地線條數及排列模式對防雷措施之成效,所獲得結果可作為台電以經濟效益觀點強化防雷措施成效評估之參考,並對電力供電品質的提升以及我國產業的發展有很大的助益。
69kV transmission line due to lightning and line voltage dip caused by the accident beyond. To reduce the occurrence of mine-affected, although Taipower positive measures to improve the implementation of mine hard to achieve a reasonable improvement targets. From 1993 to 2007 to choose off mine, high-density wiring eight regional ground-coupled, after 14 years at the scene to assess the effectiveness of anti-lightning. By statistical coupling in the ground not to install a total of 91 times before the lightning strike accident, after the installation of ground-coupled to 20 times, reduce accidents is about 82% of lightning strikes. Apparent coupling ground mining methods can also be installed to improve the level of mine-resistant, and less investment costs, the effect of good results from the actual installation. Studies in this paper refer to IEEE std. 1243-1997 of the framework to Taipower 69kV to Pingtung Dapeng # 44 to # 50 tower tower of the second interval to the target line. Tower for a total of two of the tower height, type, span and earth guide specifications, as well as the source of lightning surge, the system power supply, tower, transmission lines, such as the establishment of ground-coupled transient model. Through the ATP-EMTP simulation results and the actual installation of mutual authentication in order to explore the installation of the coupling to the line with model number and the effectiveness of lightning protection measures. The results obtained can be used as Taipower to strengthen the economic point of view to assess the effectiveness of lightning protection measures of reference, and improving the quality of electricity supply, as well as the development of China's industries have a lot of help.
中文摘要………………………………………………………………………… i
英文摘要………………………………………………………………………… ii
誌謝……………………………………………………………………………… iii
目錄……………………………………………………………………………… iv
表目錄…………………………………………………………………………… viii
圖目錄…………………………………………………………………………… xi
符號表…………………………………………………………………………… xv
一、緒論………………………………………………………………………… 1
1.1 研究背景與動機………………………………………………………… 1
1.2 研究方法與貢獻………………………………………………………… 2
1.3 論文內容大綱…………………………………………………………… 3
二、雷擊與雷害………………………………………………………………… 5
2.1 雷電及其參數………………………………………………………… 5
2.1.1 雷電放電過程…………………………………………………… 5
2.1.2 雷電參數………………………………………………………… 7
2.1.3 影響突波因素…………………………………………………… 24
2.2 雷擊保護………………………………………………………………… 26
2.2.1 絕緣協調(insulation coordination)……………………………… 26
2.2.2 輸電線路耐雷設計……………………………………………… 27

2.2.3 差絕緣設計……………………………………………………… 29
2.2.4 弛度設計………………………………………………………… 32
2.2.5 接地方式………………………………………………………… 35
2.3 輸電線路雷擊跳脫事故分析…………………………………………… 37
2.3.1 不同電壓等級雷擊跳脫事故統計分析………………………… 37
2.3.2 輸電線路事故類型統計分析…………………………………… 40
2.3.3 雷擊閃絡的特徵………………………………………………… 42
2.3.4 不同地區雷擊跳脫特點………………………………………… 43
2.3.5 台灣地區雷擊電流大小………………………………………… 44
2.3.6 雷擊跳脫故障的季節特點……………………………………… 45
2.3.7 雷擊跳脫的地形、鐵塔特點…………………………………… 47
2.4 雷擊跳脫故障的判別…………………………………………………… 48
2.4.1 閃絡類別的判別………………………………………………… 48
2.4.2 雷擊故障類型的判別…………………………………………… 49
2.5 綜合討論………………………………………………………………… 52
三、輸電線路雷擊防護措施…………………………………………………… 53
3.1 台電輸電線路雷及防護措施…………………………………………… 53
3.1.1 改善塔腳接地電阻……………………………………………… 54
3.1.2 放寬低絕緣側弧角間隙………………………………………… 56
3.1.3 裝設線路避雷器………………………………………………… 57
3.1.4 增設架空地線…………………………………………………… 58

3.2 耦合地線原理及耦合係數解析………………………………………… 59
3.3 耦合地線之分流路徑解析……………………………………………… 65
3.4 架設耦合地線防雷擊實際成效………………………………………… 68
3.5 綜合討論………………………………………………………………… 69
四、實際裝設耦合地線雷擊特性模擬與分析………………………………… 70
4.1 輸電線路模擬電路……………………………………………………… 70
4.1.1 建立ATP-EMTP模擬電路流程………………………………… 70
4.1.2 輸電鐵塔模組…………………………………………………… 71
4.1.3 輸電線路(含架空地線、耦合地線)模組…………………… 76
4.1.4 輸電線兩末端模組……………………………………………… 76
4.1.5 雷擊電流模型…………………………………………………… 77
4.2 模擬條件………………………………………………………………… 77
4.2.1 模擬數據………………………………………………………… 77
4.2.2 實際線路模型…………………………………………………… 78
4.3 裝設耦合地線不同位置及條數對雷擊效應模擬……………………… 80
4.3.1 不同雷擊電流強度效應………………………………………… 80
4.3.2 不同塔腳電阻效應……………………………………………… 102
4.3.3 雷電通道阻抗效應……………………………………………… 118
4.4 綜合討論………………………………………………………………… 123
五、結論及展望………………………………………………………………… 124
5.1 結論……………………………………………………………………… 124


5.2 未來展望………………………………………………………………… 125
參考文獻………………………………………………………………………… 126
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