防雷設(shè)計作業(yè)

研究生課程考核試卷

（適用于課程論文、提交報告）

科目：變電站直擊雷防雷設(shè)計教師:楊慶

姓名：第二組__________學(xué)號:

專業(yè)：電氣工程與自動化類別：（學(xué)術(shù)、專業(yè)J）

上課時間：2015年5月至2015年6月

考生成績:

卷面成績平時成績課程綜合成績

閱卷評語:

閱卷教師（簽名）_______________________________

重慶大學(xué)研究生院制

目錄

題目：..............................................................1

課程作業(yè)2.....................................................................................................................2

1ATP仿真.........................................................2

1.1ATP仿真簡介................................................2

L2ATP仿真過程.................................................3

1.3仿真結(jié)果分析................................................4

2貝杰隆編程法解題..................................................7

2.1貝杰隆法原理................................................7

2.1.1貝杰隆法概述..........................................7

2.1.2各元件等值計算電路....................................8

2.1.3本題貝杰隆等效電阻....................................9

2.2貝杰隆法程序仿真結(jié)果.......................................13

2.2.1仿真參數(shù)設(shè)置.........................................14

2.2.2貝杰隆法仿真結(jié)果與ATP仿真結(jié)果對比..................14

3作業(yè)總結(jié).........................................................16

附件1：貝杰隆法程序：.............................................17

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

題目:

右圖為某變電站220kV系統(tǒng)簡化接

線圖.

設(shè)雷電源為-20kA。

設(shè)備入口電容（微法）

隔離開關(guān)DS6E-5

電流互感器CT6E-4

斷路器DL5E-4

電壓互感器PT5E-3

主變T12E-3

求:

主變、進(jìn)線入口、母線中間和變壓器側(cè)斷路器上的過電壓？（貝杰隆法編程、

ATP)

組號：第二組

組員：

張智

劉鑫

王伍靜

林翔

萬佳侖

周洪宇

韋冬洪

1

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

課程作業(yè)2

下圖為某變電站220kV系統(tǒng)簡化接線圖

雷電源為-20kA。

設(shè)備入口電容（微法）

隔離開關(guān)DS6E-5

電流互感器CT6E-4

斷路器DL5E-4

電壓互感器PT5E-3

主變T12E-3

圖1.1變電站220kV系統(tǒng)簡化接線圖以及各設(shè)備入口電容

求：

主變、進(jìn)線入口、母線中間和變壓器側(cè)斷路器上的過電壓？（貝杰隆法編程、

ATP）同時采用ATP研究避雷器安裝在哪個節(jié)點(diǎn)能夠有效保護(hù)變電站內(nèi)的設(shè)備。

1ATP仿真

1.1ATP仿真簡介

EMTP是用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析的仿真軟件。EMTP是Electro-Magnetic

TransientProgram（電磁暫態(tài)程序）的首字母縮寫。為了對高壓直流輸電系統(tǒng)仿

真，程序中增加了模擬二極管和晶閘管等開關(guān)器件的能力，像SPICE程序一樣，

現(xiàn)在有幾種EMTP版本以用于個人計算機(jī)，如MicroTran、ATP等。所有版本的

程序都具有BPA（美國邦納維爾電力局，BonnevillePowerAdministration）的

EMTP原版的大部分功能。EMTP是一個不斷發(fā)展的軟件，擁有其不斷發(fā)展的大

量資源，因此成為美國電力系統(tǒng)和電子電力仿真方面的工作標(biāo)準(zhǔn)。其中

ATP-EMTP（AlternativeTransientsProgram）是較為廣泛使用的一個版本。

目前，EMTP程序能夠?qū)崿F(xiàn)的主要功能有：

①計算網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)解，也可把此穩(wěn)態(tài)解再作為暫態(tài)計算的初始條件。

②計算網(wǎng)絡(luò)中交直流電源頻率從/■，”加到7mg以步長4/變化時各個頻率下的

穩(wěn)態(tài)解，以求得網(wǎng)絡(luò)頻率特性。

③所計算的網(wǎng)絡(luò)暫態(tài)過程包括：各種電氣設(shè)備和外來因素引起的暫態(tài)過程;

由各種故障引起的故障暫態(tài)及由系統(tǒng)各種元件參數(shù)的相互影響引起的諧振現(xiàn)象;

控制系統(tǒng)和一次系統(tǒng)相互影響的暫態(tài)過程。

④此外，還可根據(jù)需要將計算中得到的各個暫態(tài)量在某一時間段進(jìn)行傅里葉

級數(shù)分解,得到各次諧波分量。

基于以上功能，目前ATP主要應(yīng)用于以下仿真：

2

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

①電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計算：電力系統(tǒng)暫態(tài)過電壓分析，暫態(tài)保護(hù)裝置的綜合

選擇，高壓并聯(lián)電抗器的選擇，氧化鋅避雷器選擇等；

②電力系統(tǒng)的諧振過電壓計算：計算由于磁飽和元件造成的鐵磁諧振問題；

③機(jī)電暫態(tài)計算:汽輪發(fā)電機(jī)的軸系扭振問題。發(fā)電機(jī)組的次同步振蕩問題。

本次變電站防雷設(shè)計主要利用變電站侵入波影響的研究，以及對于利用

Matlab編譯貝杰龍算法的一個驗(yàn)證。

1.2ATP仿真過程

首先根據(jù)220kV變電站設(shè)備布局以及接線在ATP畫出基本原理圖如下:

圖1.2ATP仿真接線圖

各個器件的具體參數(shù)設(shè)定如下:

①雷電源：電流源為標(biāo)準(zhǔn)雷電流：L2/50RS,幅值為-20kA,雷電通道波阻抗

400Q,在圖中表示為并聯(lián)于電流源的400Q電阻；（電源用Heidler型電源）

圖1.3雷電流、線路參數(shù)設(shè)定

②線路參數(shù)設(shè)定：根據(jù)常見的220kV變電站布局，除直接連接與母線上面

的設(shè)備外，其他各個設(shè)備之間的距離為3米，母線上各個節(jié)點(diǎn)的距離為10m,線

3

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

路采用分布參數(shù)，用波阻抗來等效模擬，波阻抗同樣設(shè)為400,傳播速度為光速；

③隔離開關(guān)DS、電流互感器CT、斷路器DL、電壓互感器PT、主變T1按照

題目所給的參數(shù)設(shè)定。

④避雷器：本題采用單相線性避雷器，分別加在如圖所示入口處、母線處、

斷路器處以及主變處測量電壓的節(jié)點(diǎn)上，探究避雷器的安裝位置對于降低雷電流

侵入波幅值的影響。避雷器的伏安特性曲線設(shè)置如下：

圖1.4避雷器參數(shù)設(shè)定

⑤仿真時間設(shè)定：仿真時間設(shè)為1ms,由于侵入波在最短路路徑上3nl的傳

播時間為10ns,所以仿真步長設(shè)定需要比改時間短，為2ns。

1.3仿真結(jié)果分析

當(dāng)不采用避雷器的時候，入口處、母線處、斷路器處以及主變處過電壓波形

如下圖所示，由于傳播速度為光速，而傳播距離較短，因此各處的波形只有微小

的時間差，但是他們的幅值都達(dá)到了6.5MV,而220kV的變壓器耐雷電流侵入

波幅值為1MV左右，此時對于變電站無異于會造成嚴(yán)重的破壞，損壞變壓器等

主要設(shè)備。因此，加入避雷器是非常有必要的。

圖1.5未加避雷器測量節(jié)點(diǎn)的過電壓波形

（進(jìn)線入口過電壓V：/;母線過電壓V：Mu；變壓器側(cè)斷路器過電壓V：DL；主變過電壓V：T1）

4

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

當(dāng)避雷器加在入口處時，入口處、母線處、斷路器處以及主變處各個過

電壓波形分別如下圖所示：

(a)入口處過電壓波形(b)母線處過電壓波形

(c)斷路器處過電壓波形(d)主變處過電波形

圖1.6入口處加裝避雷器后各個測量節(jié)點(diǎn)過電壓波形

此時，入口處過電壓降低為-530kV,母線處、斷路器處以及主變處過電壓的

過電壓波形會產(chǎn)生幅值較大，持續(xù)時間較長的振蕩，振蕩幅值分別達(dá)到了825kV,

825kV以及920kV,持續(xù)時間為130ns,然后衰減為-530kV左右。

當(dāng)避雷器加在母線處時，入口處、母線處、斷路器處以及主變處各個過電壓

波形分別如下圖所示：

(a)入口處過電壓波形(b)母線處過電壓波形

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

（C）斷路器處過電壓波形（d）主變處過電波形

圖1.7母線處加裝避雷器后各個測量節(jié)點(diǎn)過電壓波形

此時，母線處過電壓降低為-530kV,入口、斷路器處以及主變處過電壓的

過電壓波形會產(chǎn)生較小的振蕩,振蕩幅值分別達(dá)到了750kV,690kV以及875kV,

但是很快衰減為-530kV左右，持續(xù)時間為25ns左右。

當(dāng)避雷器加在斷路器處時，入口處、母線處、斷路器處以及主變處各個過電

壓波形分別如下圖所示：

圖1.8斷路器處加裝避雷器后各個測量節(jié)點(diǎn)過電壓波形

此時，斷路器處過電壓降低為-530kV,入口處、母線處以及主變處過電壓的

過電壓波形會產(chǎn)生較小的振蕩,振蕩幅值分別達(dá)到了690kV,690kV以及710kV,

但是很快衰減為-530kV左右，持續(xù)時間為25ns左右。

當(dāng)避雷器加在主變處時，入口處、母線處、斷路器處以及主變處各個過電壓

波形分別如下圖所示：

6

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

（a）入口處過電壓波形（b）母線處過電壓

（c）斷路器處過電壓波形（d）主變處過電波形

圖1.9主變處加裝避雷器后各個測量節(jié)點(diǎn)過電壓波形

止匕時，主變處過電壓降低為-530kV,入口、斷路器處以及主變處過電壓的過

電壓波形會產(chǎn)生幅值較大，持續(xù)時間較短的振蕩，振蕩幅值分別達(dá)到了825kV,

860kV以及875kV,但是很快衰減為-530kV左右，持續(xù)時間為25ns左右。

因此，從上述結(jié)果我們可以得出以下結(jié)論：

①安裝了避雷器后，不管避雷器安裝在什么位置，各個主要節(jié)點(diǎn)上面的過電

壓均能降低10倍左右；

②避雷器安裝位置在不同位置，對不同設(shè)備的保護(hù)程度不同，離某一設(shè)備電

氣距離短，則產(chǎn)生的過電壓幅值越低，振蕩越短，保護(hù)效果越明顯；

③通過對前面的波形分析比較，避雷器安裝在斷路器處除了能使該點(diǎn)處過電

壓有效降低外，還可以使入口處、母線處以及主變處過電壓的過電壓波形會產(chǎn)生

幅值最小、持續(xù)時間最短的振蕩。因此，將避雷器安裝在斷路器處由最好的效果。

2貝杰隆編程法解題

2.1貝杰隆法原理

2.1.1貝杰隆法概述

貝杰隆法是把求解分布參數(shù)線路波過程的特性線法和求解集中參數(shù)電路暫

態(tài)過程的梯形法二者結(jié)合起來，形成的一種數(shù)值計算方法。它需要首先把分布參

數(shù)線路和集中參數(shù)儲能元件（L、C）等值成為集中參數(shù)的電阻性網(wǎng)絡(luò)，然后應(yīng)

7

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

用求解電阻網(wǎng)絡(luò)的通用方法，計算實(shí)際電路的波過程。其有如下兩個特點(diǎn)：

①整個分布參數(shù)線路的等值計算電路中只包括集中參數(shù)電阻和等值電流源,

屬于集中參數(shù)電路。其中阻值等于線路波阻抗或由本身參數(shù)和延遲時間決定，等

值電流源由線路兩端點(diǎn)上的電壓和電流在過去的歷史記錄中計算得出。

②在單根無損線路等效模型中，計算電路中線路兩側(cè)節(jié)點(diǎn)k和m是獨(dú)立分

開的，拓?fù)渖蠜]有直接聯(lián)系給求解帶來方便。其中k與m兩端點(diǎn)間相互的電磁

聯(lián)系是通過反映歷史記錄的等值電流源來實(shí)現(xiàn)的

2.1.2各元件等值計算電路

①單根均勻無損線的貝杰隆等值計算電路

設(shè)單根均勻無損線，長度為/,傳播時間片波阻抗為Z,始端k半末端

m電壓、電流分別以(t)、M,a(t)、九(t)和力”(t)。計算式為無損線如圖2.1所示

_7)=_Um(t一。)Uk(t__2T)

Z

<2z(2.1)

/=(」_?)=--Uk(t——I—

Iz

-T)=—Uk(t-工)_2T)一_2T)

<zZ(2.2)

I(t-r)--

Lkz

②電感的貝杰隆等值計算電路

如圖2.2(a)所示線性電感3已知時刻流經(jīng)電感的電流和節(jié)點(diǎn)電位為

ifan(t-At)和賒(t-At)、wm(t-At),&是電感L的等值計算電阻，//為時間步長，/i(t-At)

為電桿等值計算電流源。

匕?('_4)=/工(/一24)+弁[以(Z-

c(2.3)

2ri

IL(^—A^)=IL(t—2A^)H---[〃%(，一△%)—〃冽(1—A[)]

R

、L

8

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

lL(t-At)

(b)

圖2.2電感的等值計算電路

③電容的等值計算電路

如圖2.3(a)所示電容元件C,其等值計算電阻和等值計算電流源為:

R=—(2.4)

c2C

2「,

Ic(t—At)=Q-2Al)-----\ukQ-Az)Az)j(2.5)

Rc

Ic(t-At)

ikm

圖2.3電容的等值計算電路

④電阻的等值計算電路

電阻元件R不能儲能，其暫態(tài)過程與歷史記錄無關(guān)，其電壓電流關(guān)系如下:

(2.6)

K

ikmRimkikmimk

—m—m

UmUm

(a)(b)

圖2.4電阻的等值計算電路

2.1.3本題貝杰隆等效電阻

9

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

以原仿真圖結(jié)構(gòu)如圖2.5為基礎(chǔ)得到貝杰隆等效電路，以圖2.5中的1點(diǎn)及2

點(diǎn)間的電路為例，其變換了貝杰隆等值計算電路如圖2.6所示。

DSCTDLCTDST1

圖2.5變電站系統(tǒng)仿真圖

圖2.6仿真圖中1點(diǎn)及2點(diǎn)間對應(yīng)貝杰隆等值計算電路圖

因而可獲得1點(diǎn)及2點(diǎn)構(gòu)成的等值電路節(jié)點(diǎn)電壓方程如式（2.7）所示。

(2.7)

根據(jù)變電站系統(tǒng)仿真圖，得到全等值計算網(wǎng)絡(luò)，列出節(jié)點(diǎn)電壓方程

YU=1(2.8)

可獲得網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點(diǎn)的過電壓值，15個節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣如下:

y="為與LuE4%%?、兀后幾幾］(2.9)

節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為:

Y=y^E(2.10)

10

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

其中15個節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納值如下所示:

221212121

Y,=--Y2=-+一；Y3=-+——=—+--=-H--------------

ZZR.Z凡Z此.Z凡，

工DS工CT工DL工C7

21v3v21v11v2I

='釬；U=7'，Y&=y~R~，Yg=y~R~，YX0=7~R~（2.H）

Ziv.Z/i\./iv.Ziv.

（DS工ZXS、PT、DS

，21,21〃21，21，11

X1=3-；乂2=3+~D-%3=3q-片4=3~~；乂5=—+

ZKZK，ZzvZZVZ

（CT、DLXCT'-DS凡

其對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電流源列向量為:

品2（2.12）

15

其中根據(jù)等值計算電路圖，得到節(jié)點(diǎn)電流源列向量值如下：

=/（）（，）一，12（，一。）

12=一42—7）—乙3Q一7）—心口§（1-X）

13=一八2?-工）-八4?-工）-Lee,?-八力）

，4=_Z）_45Q_7）_/4C"Q_A'）

15=_/54（%一乙）一46Q—。）一4”Q—A%）

16=_，65—，67"_，）_/6cmI"A'）

[7=一，76（，一了）一，78（，一7）-/7JOQ—

4=-，870-口-789（"7）-，8CDS0-At）

19=_，98?_「）_195Q_A0（2.13）

Ao=一，10,7，-7）一—7）—，ioc*（,一AQ

Al=一乙1,10Q—7）—LU2Q—7）—LlCcrQ一A。

'12=一42J1“一7）一42,13“一7）一LlC"?-A'）

/13=一/13,12Q一。）一乙3,14Q一？）一'13"（'一A'）

44二一，14,13（t-T）-/l415（t-T）-/14Cos（t-At）

，15=一/15,14?一Z）一九電（/一A。

電路圖中各元件電流方程為:

11

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

2

12cme加)-12cm('2Af)

(DS

2

晨/加)一晨/2A/)03(/AO

RS

tt

14CDs△')—14CDs2加)、t)

11RCDL

2

。5?A/)

KQT

2

16CDs(t、t)_I6CDS(t2AO。6(，A，)

(DS

2

18C*八。-Ac/2At)。8?A。(2.14)

KCDS

2

[95(/A?！猭ep'2Ar)U9QAr)

J

2

1IOCDS"△')—1IOCDSC2加)UJ△/)

?CDS

2

加)一LiCcT。2A，)UiT(tAO

R”

2

I

兒入。一A。=~ncDLG-2A0-——。12?一加)

2

113cB(，-")=-113%。—2加)-Ui3(tA?)

R「

CCT

2

，14CDS("加)=Tgs。-2Af)-?U"A/)

R「

CD5

2

J

15CT]Q_')=_130nq_2、t)-——C/15(r-AO

12

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

2.2貝杰隆法程序仿真結(jié)果

根據(jù)貝杰隆法原理，在matlab中編寫程序并進(jìn)行仿真，程序基本流程圖如

圖2.7所示，程序詳見附件。

圖2.7貝杰隆法程序流程圖

雷電流雙指數(shù)波形

/a

aw

tzn

。

0.20.40.60.8

Time/s

圖2.8雷電流雙指數(shù)波形

13

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

2.2.1仿真參數(shù)設(shè)置

①全系統(tǒng)中雷電流雙指數(shù)侵入波設(shè)置如圖2.8所示：

1對)=1dmyt7”⑵⑸

左=1.0409,0=1.625X1()4,&=2.456X106,〃=-20kA即雷電流波幅值設(shè)為-20kA。

②波傳播時間及仿真步長設(shè)置：

3米長傳輸段波傳播時間設(shè)為10ns,13米長傳播段波傳播時間設(shè)為43.3ns仿真

步長設(shè)置為10/3ns

③各設(shè)備電容值及線路波阻抗設(shè)置：

各設(shè)備入口電容值設(shè)置與題中一致，隔離開關(guān)Rds=6e-11F,電流互感器6e-10F,

斷路器5e-10F,電壓互感器5e-9F,主變2e-9F。線路波阻抗設(shè)置為z=400C。

2.2.2貝杰隆法仿真結(jié)果與ATP仿真結(jié)果對比

①主變過電壓波形

8

x10主變電壓波形

/A

g)e

o-

>-4

-5E

0.000.020.040.060.080.10[ms]0.12

(fileNoname2.pl4;x-vart)v:T1

(a)Matlab仿真結(jié)果(b)ATP仿真結(jié)果

圖2.9主變過電壓波形仿真結(jié)果

②進(jìn)線入口過電壓波形

6

x10入口電壓液形

-6

0.000.020.040.060.08。)。［ms］。)2

(a)Matlab仿真結(jié)窠(fileNoname2.pl4;x-vart)v:1

(b)ATP仿真結(jié)果

圖2.10入口過電壓波形仿真結(jié)果

14

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

③母線過電壓波形

xio6母線電壓波形

之

3

6

￡

>。

'7o0.20.40.60.8-7-

0.000.020.040.060.080-10[ms]012

Time/s

(fileNoname2.pl4;x-vart)v:MU

(a)Matlab仿真結(jié)果(b)ATP仿真結(jié)果

2.11母線過電壓波形仿真結(jié)果

④變壓器側(cè)斷路器過電壓波形

xio6斷路器電壓波形八

0|------------1------------->-------------!-------------1-------------!-------------10-

i：：；：[MV]

A

/

se>

_l

>o

0.000.020.040.060.08[ms]

(fileNoname2.pl4;x-vart)v:DL

(a)Matlab仿真結(jié)果(b)ATP仿真結(jié)果

2.12變壓器側(cè)斷路器過電壓波形仿真結(jié)果

根據(jù)仿真結(jié)果，使用兩種仿真方法獲得--的各部分設(shè)備值變化情況基本相同。

使用matlab仿真結(jié)果：主變處過電壓峰為-6.77MV,入口、斷路器處以及主變處

過電壓分別為-6.73MV,-6.73MV,-6.79MV。在同樣條件下，通過ATP軟件仿

真的結(jié)果：主變處過電壓峰值-6.65MV,入口處以及母線過電壓、變壓器短路側(cè)

斷路過電壓期間仿真結(jié)果分別為-6.56MV,-6.55MV,-6.55MV。兩種仿真方式求

得的過電壓波形變化趨勢及大小基本一致，總體而言，貝杰隆法編程獲取的過電

壓幅值相對較低，但兩種方式仿真結(jié)果比較下，過電壓峰值大小差距在3.5%以

內(nèi)，結(jié)果有較好的一致性。

15

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

3作業(yè)總結(jié)

通過ATP軟件仿真與貝杰隆編程法獲得變電站220kV系統(tǒng)受-20kA雷電流

影響下主變、進(jìn)線入口、母線和變壓器側(cè)斷路器上的過電壓變化情況。

1、獲得各設(shè)備過電壓幅值變化波形，其中過電壓峰值幅值大小為:

表3.1各位置過電壓峰值幅值大小

方式

ATP仿真貝杰隆法編程

位置

主變-6.77MV-6.747MV

進(jìn)線入口-6.73MV-6.746MV

母線中間-6.73MV-6.747MV

變壓器側(cè)斷路器-6.79MV-6.750MV

各處位置過電壓仿真達(dá)到電壓峰值時間：

方式

ATP仿真貝杰隆法編程

位置

主變13,351(is13,340|is

進(jìn)線入口13.376(is13.367(is

母線中間13.363(is13.350(is

變壓器側(cè)斷路器13.299|is13.286gs

2、通過使用ATP軟件對加避雷器后的各處過電壓進(jìn)行仿真，獲得在不

同部位加避雷器后各處的過電壓波形，發(fā)現(xiàn)避雷器離某一設(shè)備電氣距離短，

該設(shè)備上的過電壓幅值越低，振蕩越短，保護(hù)效果越明顯；過對前面的波形

16

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

分析比較，避雷器安裝在斷路器處除了能使該點(diǎn)處過電壓有效降低外，還可

以使入口處、母線處以及主變處過電壓的過電壓波形會產(chǎn)生幅值最小、持續(xù)

時間最短的振蕩。因而選擇將避雷器安裝在斷路器處。

附件1:貝杰隆法程序:

%貝杰隆算法仿真雷電流

clearall

clc

%globalz,tl,t2,Th,I0;0%定義全局變量z（波阻抗）,tl（3m傳播時

間）,t2（13m傳播時間）,Th（仿真步長）

tl=10e-9;%10ns

t2=13/3*tl;%波傳播時間，tl為3m,t2為13m

傳播時間

Th=tl/3;%設(shè)置仿真步長10/3ns

w=pi/(1.2*10e-6);

Im=-20e3;%侵入雷電流波幅值-20kA

C=[6e-ll,6e-10,5e-10,5e-9,2e-9];%各設(shè)備電容值

R=Th/2./C;%R=[Rds,Rct,Rdl,Rpt,Rtl]

z=400;%線路波阻抗z=400Q

Yl=[2/z,2/z+l/R(l),2/z+l/R(2),2/z+l/R(3),2/z+l/R(2),2/z+l/R(l),3/z,2/z+l/R(l

),l/z+l/R(4),2/z+l/R(l),2/z+l/R(2),2/z+l/R(3),2/z+l/R(2),2/z+l/R(l),l/z+l/R(5)];%

電導(dǎo)率值

Y=diag(Yl);%節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣

U=zeros(15,l);%定義電壓向量

I=zeros(15,l);%定義電流向量

forn=l:26

I12(n)=0;

I21(n)=0;

I23(n)=0;

I32(n)=0;

I34(n)=0;

17

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

I43(n)=0;

I45(n)=0;

I54(n)=0;

I56(n)=0;

I65(n)=0;

I67(n)=0;

I76(n)=0;

I78(n)=0;

I87(n)=0;

I89(n)=0;

I98(n)=0;

I107(n)=0;

I710(n)=0;

I1011(n)=0;

I1110(n)=0;

I1112(n)=0;

I1211(n)=0;

I1213(n)=0;

I1312(n)=0;

I1314(n)=0;

I1413(n)=0;

I1415(n)=0;

I1514(n)=0;

I2ds(n)=0;

I3ct(n)=0;

I4dl(n)=0;

I5ct(n)=0;

I6ds(n)=0;

I8ds(n)=0;

I9pt(n)=0;

I10ds(n)=0;

Illct(n)=O;

I12dl(n)=0;

I13ct(n)=0;

I14ds(n)=0;

I15tl(n)=0;

Ul(n)=O;

U2(n)=0;

U3(n)=0;

U4(n)=0;

U5(n)=0;

U6(n)=0;

U7(n)=0;

U8(n)=0;

18

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

U9(n)=0;

U10(n)=0;

Ull(n)=O;

U12(n)=0;

U13(n)=0;

U14(n)=0;

U15(n>0;%當(dāng)n<26時，所有參數(shù)初始值全部為0

end

k=1.0409;

a=1.625e4;

b=2.456e6;%雙指數(shù)雷電流波形系數(shù)

m=3;%3m傳播時間

p=13;%13m傳播時間

forn=27:36000%仿真時間120us

aa=n;

aa

T(n)=(n-27)*Th;%對系統(tǒng)進(jìn)行計時矩陣，最長時間120uso

I0(n)=k*Im*(exp(-a*(n-27)*Th)-exp(-b*(n-27)*Th));%注入雙指數(shù)雷電流

波形

%電流系數(shù)

Il2(n-m)=-2/z*U2(n-m)-I21(n-2*m);

12l(n-m)=-2/z*Ul(n-m)-Il2(n-2*m);

I23(n-m)=-2/z*U3(n-m)-I32(n-2*m);

I32(n-m)=-2/z*U2(n-m)-I23(n-2*m);

I34(n-m)=-2/z*U4(n-m)-I43(n-2*m);

143(n-m)=-2/z*U3(n-m)-I34(n-2*m);

I45(n-m)=-2/z*U5(n-m)-I54(n-2*m);

I54(n-m)=-2/z*U4(n-m)-I45(n-2*m);

I56(n-m)=-2/z*U6(n-m)-I65(n-2*m);

I65(n-m)=-2/z*U5(n-m)-I56(n-2*m);

167(n-m)=-2/z*U7(n-m)-I76(n-2*m);

I76(n-m)=-2/z*U6(n-m)-I67(n-2*m);

I78(n-p)=2/z*U8(n-p)-I87(n-2*p);

I87(n-p)=-2/z*U7(n-p)-I78(n-2*p);

I89(n-m)=-2/z*U9(n-m)-I98(n-2*m);

I98(n-m)=-2/z*U8(n-m)-I89(n-2*m);

1710(n-p)=-2/z*U10(n-p)-Il07(n-2*p);

1107(n-p)=-2/z*U7(n-p)-I710(n-2*p);

11011(n-m)=-2/z*Ull(n-m)-Illl0(n-2*m);

11110(n-m)=-2/z*U10(n-m)-I1011(n-2*m);

11112(n-m)=-2/z*U12(n-m)-I1211(n-2*m);

H211(n-m)=-2/z*Ull(n-m)-Illl2(n-2*m);

I1213(n-m)=-2/z*U13(n-m)-I1312(n-2*m);

11312(n-m)=-2/z*U12(n-m)-I1213(n-2*m);

19

變電站直擊雷防護(hù)設(shè)計課程作業(yè)第二組

11314(n-m)=-2/z*U14(n-m)-11413(n-2*m);

I1413(n-m)=-2/z*U13(n-m)-I1314(n-2*m);

11415(n-m)=-2/z*U15(n-m)-I1514(n-2*m);

11514(n-m)=-2/z*U14(n-m)-11415(n-2*m);

%元件電流參數(shù)方程

I2ds(n-l)=-I2ds(n-2)-2/R(l)*U2(n-l);

I3ct(n-l)=-I3ct(n-2)-2/R(2)*U3(n-1);

I4dl(n-l)=-I4dl(n-2)-2/R(3)*U4(n-l);

I5ct(n-l)=-I5ct(n-2)-2/R(2)*U5(n-l);

I6ds(n-l)=-I6ds(n-2)-2/R(l)*U6(n-l)