防雷设计作业

)(2.11)其中15个节点导纳值如下所示：(2.11)其对应的节点电流源列向量为：(2.12)其中依据等值计算电路图，得到节点电流源列向量值如下：(2.13)

电路图中各元件电流方程为：(2.14)

2.2贝杰隆法程序仿真结果依据贝杰隆法原理，在matlab中编写程序并进行仿真，程序基本流程图如图2.7所示，程序详见附件。图2.7贝杰隆法程序流程图图2.8雷电流双指数波形仿真参数设置①全系统中雷电流双指数侵入波设置如图2.8所示：(2.15)k=1.0409，a=1.625×104，b=2.456×106，Im=-20kA即雷电流波幅值设为-20kA。②波传播时间及仿真步长设置：3米长传输段波传播时间设为10ns，13米长传播段波传播时间设为43.3ns仿真步长设置为10/3ns③各设备电容值及线路波阻抗设置：各设备入口电容值设置和题中一样，隔离开关Rds=6e-11F，电流互感器6e-10F，断路器5e-10F，电压互感器5e-9F，主变2e-9F。线路波阻抗设置为z=400Ω。贝杰隆法仿真结果和ATP仿真结果对比（a）（a）Matlab仿真结果（b）ATP仿真结果 图2.9主变过电压波形仿真结果（b）（b）ATP仿真结果（a）Matlab仿真结果 图2.10入口过电压波形仿真结果（a）（a）Matlab仿真结果（b）ATP仿真结果\2.11母线过电压波形仿真结果④变压器侧断路器过电压波形（（b）ATP仿真结果（a（a）Matlab仿真结果2.12变压器侧断路器过电压波形仿真结果依据仿真结果，运用两种仿真方法获得--的各部分设备值改变状况基本相同。运用matlab仿真结果：主变处过电压峰为-6.77MV，入口、断路器处以及主变处过电压分别为-6.73MV，-6.73MV，-6.79MV。在同样条件下，通过ATP软件仿真的结果：主变处过电压峰值-6.65MV，入口处以及母线过电压、变压器短路侧断路过电压期间仿真结果分别为-6.56MV，-6.55MV，-6.55MV。两种仿真方式求得的过电压波形改变趋势及大小基本一样，总体而言，贝杰隆法编程获得的过电压幅值相对较低，但两种方式仿真结果比较下，过电压峰值大小差距在3.5%以内，结果有较好的一样性。3作业总结通过ATP软件仿真和贝杰隆编程法获得变电站220kV系统受-20kA雷电流影响下主变、进线入口、母线和变压器侧断路器上的过电压改变状况。1、获得各设备过电压幅值改变波形，其中过电压峰值幅值大小为：表3.1各位置过电压峰值幅值大小仿真方式位置ATP仿真贝杰隆法编程主变-6.77MV-6.747MV进线入口-6.73MV-6.746MV母线中间-6.73MV-6.747MV变压器侧断路器-6.79MV-6.750MV各处位置过电压仿真达到电压峰值时间：仿真方式位置ATP仿真贝杰隆法编程主变13.351μs13.340μs进线入口13.376μs13.367μs母线中间13.363μs13.350μs变压器侧断路器13.299μs13.286μs2、通过运用ATP软件对加避雷器后的各处过电压进行仿真，获得在不同部位加避雷器后各处的过电压波形，发觉避雷器离某一设备电气距离短，该设备上的过电压幅值越低，振荡越短，爱护效果越明显；过对前面的波形分析比较，避雷器安装在断路器处除了能使该点处过电压有效降低外，还可以使入口处、母线处以及主变处过电压的过电压波形会产生幅值最小、持续时间最短的振荡。因而选择将避雷器安装在断路器处。附件1：贝杰隆法程序：%贝杰隆算法仿真雷电流clearallclc%globalz,t1,t2,Th,I0;。%定义全局变量z(波阻抗),t1(3m传播时间),t2(13m传播时间),Th（仿真步长）t1=10e-9; %10nst2=13/3*t1;%波传播时间，t1为3m，t2为13m传播时间Th=t1/3;%设置仿真步长10/3nsw=pi/(1.2*10e-6);Im=-20e3;%侵入雷电流波幅值-20kAC=[6e-11,6e-10,5e-10,5e-9,2e-9];%各设备电容值R=Th/2./C;%R=[Rds,Rct,Rdl,Rpt,Rt1]z=400;%线路波阻抗z=400ΩY1=[2/z,2/z+1/R(1),2/z+1/R(2),2/z+1/R(3),2/z+1/R(2),2/z+1/R(1),3/z,2/z+1/R(1),1/z+1/R(4),2/z+1/R(1),2/z+1/R(2),2/z+1/R(3),2/z+1/R(2),2/z+1/R(1),1/z+1/R(5)];%电导率值Y=diag(Y1);%节点导纳矩阵U=zeros(15,1); %定义电压向量I=zeros(15,1); %定义电流向量forn=1:26I12(n)=0;I21(n)=0;I23(n)=0;I32(n)=0;I34(n)=0;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;I11ct(n)=0;I12dl(n)=0;I13ct(n)=0;I14ds(n)=0;I15t1(n)=0;U1(n)=0;U2(n)=0;U3(n)=0;U4(n)=0;U5(n)=0;U6(n)=0;U7(n)=0;U8(n)=0;U9(n)=0;U10(n)=0;U11(n)=0;U12(n)=0;U13(n)=0;U14(n)=0;U15(n)=0;%当n<26时,全部参数初始值全部为0endk=1.0409;a=1.625e4;b=2.456e6; %双指数雷电流波形系数m=3; %3m传播时间p=13; %13m传播时间forn=27:36000%仿真时间120usaa=n;aaT(n)=(n-27)*Th;%对系统进行计时矩阵，最长时间120us。I0(n)=k*Im*(exp(-a*(n-27)*Th)-exp(-b*(n-27)*Th));%注入双指数雷电流波形%电流系数I12(n-m)=-2/z*U2(n-m)-I21(n-2*m);I21(n-m)=-2/z*U1(n-m)-I12(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);I43(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);I67(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);I710(n-p)=-2/z*U10(n-p)-I107(n-2*p);I107(n-p)=-2/z*U7(n-p)-I710(n-2*p);I1011(n-m)=-2/z*U11(n-m)-I1110(n-2*m);I1110(n-m)=-2/z*U10(n-m)-I1011(n-2*m);I1112(n-m)=-2/z*U12(n-m)-I1211(n-2*m);I1211(n-m)=-2/z*U11(n-m)-I1112(n-2*m);I1213(n-m)=-2/z*U13(n-m)-I1312(n-2*m);I1312(n-m)=-2/z*U12(n-m)-I1213(n-2*m);I1314(n-m)=-2/z*U14(n-m)-I1413(n-2*m);I1413(n-m)=-2/z*U13(n-m)-I1314(n-2*m);I1415(n-m)=-2/z*U15(n-m)-I1514(n-2*m);I1514(n-m)=-2/z*U14(n-m)-I1415(n-2*m);%元件电流参数方程I2ds(n-1)=-I2ds(n-2)-2/R(1)*U2(n-1);I3ct(n-1)=-I3ct(n-2)-2/R(2)*U3(n-1);I4dl(n-1)=-I4dl(n-2)-2/R(3)*U4(n-1);I5ct(n-1)=-I5ct(n-2)-2/R(2)*U5(n-1);I6ds(n-1)=-I6ds(n-2)-2/R(1)*U6(n-1);I8ds(n-1)=-I8ds(n-2)-2/R(1)*U8(n-1);I9pt(n-1)=-I9pt(n-2)-2/R(4)*U9(n-1);I10ds(n-1)=-I10ds(n-2)-2/R(1)*U10(n-1);I11ct(n-1)=-I11ct(n-2)-2/R(2)*U11(n-1);I12dl(n-1)=-I12dl(n-2)-2/R(3)*U12(n-1);I13ct(n-1)=-I13ct(n-2)-2/R(2)*U13(n-1);I14ds(n-1)=-I14ds(n-2)-2/R(1)*U14(n-1);I15t1(n-1)=-I15t1(n-2)-2/R(5)*U15(n-1);%节点电流方程I1(n)=I0(n)-I12(n-m);I2(n)=-I21(n-m)-I23(n-m)-I2ds(n-1);I3(n)=-I32(n-m)-I34(n-m)-I3ct(n-1);I4(n)=-I43(n-m)-I45(n-m)-I4dl(n-1);I5(n)=-I54(n-m)-I56(n-m)-I5ct(n-1);I6(n)=-I65(n-m)-I67(n-m)-I6ds(n-1);I7(n)=-I76(n-m)-I78(n-p)-I710(n-p);I8(n)=-I87(n-p)-I89(n-m)-I8ds(n-1);I9(n)=-I98(n-m)-I9pt(n-1);I10(n)=-I107(n-p)-I1011(n-m)-I10ds(n-1);I11(n)=-I1110(n-m)-I1112(n-m)-I11ct(n-1);I12(n)=-I1211(n-m)-I1213(n-m)-I12dl(n-1);I13(n)=-I1312(n-m)-I1314(n-m)-I13ct(n-1);I14(n)=-I1413(n-m)-I1415(n-m)-I14ds(n-1);I15(n)=-I1514(n-m)-I15t1(n-1);I=[I1(n);I2(n);I3(n);I4(n);I5(n);I6(n);I7(n);I8(n);I9(n);I10(n);I11(n);I12(n);I13(n);I14(n);I15(n)];%电流向量U=inv(Y)*I;%电压向量U1(n)=U(1);%入口电压绘制U2(n)=U(2);U3(n)=U(3);U4(n)=U(4);U5(n)=U(5);U6(n)=U(6);U7(n)=U(7);%母线电压绘制U8(n)=U(8);U9(n)=U(9);U10(n)=