1000kv 特高压交流同塔双回线路雷击故障时对

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1、2009特高压输电技术国际会议论文集11000kV特高压交流同塔双回线路雷击故障时对埋地金属油气管道的电磁影响研究万保权，张小武，邬雄，谢辉春，张广洲，张泽平，路遥，倪园（国网电力科学研究院，湖北省武汉市洪山区珞喻路143号，430074）摘要：线路雷击故障会对附近埋地金属管道产生电磁影响。频率激励，而且由于暂态激励时间非常短，因此系由于雷击杆塔时大部分高能量的雷电流直接经过故障杆塔统响应的时域特性非常重要，这也要求计算模型可接地体入地，对管道的阻性耦合最为严重，因此本文主要针将多频点下的系统响应变换至时域响应，以获得对对1000kV特高压同塔双回交流线路，研究了雷击杆塔塔顶瞬时过程中的系统

2、响应行为[12]。利用傅里叶正反变故障时对附近埋地金属管道的电磁耦合。通过建立雷击暂态换即可到达目的[13]，于是得到雷击下算法为：电磁场简化计算模型，计算分析了雷击故障时特高压同塔双−−αttβ1）雷电流采用双指数波形itIe()=−(e)，m回线路与管道间距、交叉角，土壤电阻率/杆塔接地电阻，对此时域波形进行正向傅里叶变换（FFT），即以及雷电流幅值等因素对管道干扰电压的影响规律。+∞−jtω(1)I()ω=∫ite()dt关键词：特高压交流输电线路，同塔双回，雷击，金属管道，−∞管道干扰电压通过此变换获得雷电流波形的频谱。1前言2）利用本文场域算法，对系统的单位电流激励进行系统响应求解

3、，于是获得未经调制的标量电根据输电线路的运行情况，交流输电线路在正势V0(ω)，电场E0(ω)，磁场H0(ω)的频谱。常运行和雷击故障两种方式下均可能会对附近金3）通过反向傅里叶变换（inverseFFT）变换，属油气管道产生电磁影响。线路正常运行时会产生结合雷电流频谱，得到调制后系统时域暂态响应，容性、感性和阻性耦合影响，其影响主要考虑对管如下列各式：[1][2]道作业人员的安全和对管道的电化学腐蚀。由+∞+∞V(t)=1V(ω)ejωtdω=1V(ω)I(ω)ejωtdω于在雷雨天气下一般不开展管道作业，输电线路雷2π∫2π∫o−∞−∞(2)击故障时考虑管道作业人员的人身安全已意义不+∞

4、+∞E(t)=1E(ω)ejωtdω=1E(ω)I(ω)ejωtdω大，但由于雷击线路时入地雷电流幅值高、能量大，2π∫2π∫o−∞−∞(3)[2]管道耦合电压相当高，将威胁管道防腐层，也可+∞+∞H(t)=1H(ω)ejωtdω=1H(ω)I(ω)ejωtdω2π∫2π∫o能威胁管道的附属设备，因此必须研究并给出相应−∞−∞(4)减缓措施。通过上述求解，可得到在雷击故障下，导体网络系统空间任意点的电磁场。2暂态过程的计算模型由电磁场理论不难得知，只有在导体长度远小考虑到雷击杆塔时大部分高能量的雷电流直于该处电磁波长的情况下计算结果才准确，计算要接经过故障杆塔接地体入地，对管道的阻性耦合最求

5、导体细分段最长不应该超过λ/6，λ是该导体段处强烈，本文主要考虑雷击杆塔塔顶的情况。电磁波长。国外从数值计算与试验等方面进行过雷击杆文献[14]表明，雷电流频谱甚至会出现10MHz[3-6]塔时空间场域计算，但较为复杂。本文计算使用以上分量，于是要求每个细分段导体长度不超过的加拿大SES公司的CDEGS软件先求解任意频率5m，若进行数百公里的输电线路上高频场域计算则激励下的导体网络的电流分布，再利用电流单元与细分段非常多，计算节点矩阵非常大，将耗费大量空间电场矢量与磁场矢量间关系求解空间各处的计算资源及时间，因此有必要进行简化。电磁场。该方法是在频域内求解单频点系统响应3雷击模型的简化考虑的

6、。具体算法原理可见文献[7-11]。当发生雷击等暂态过程时，系统激励为非单点为了提高计算效率，本文采用电磁暂态计算程21000kV特高压交流同塔双回线路雷击故障时对埋地金属油气管道的电磁影响研究序EMTP，将场域计算先简化为电路计算，分析得即可，如图3。这样将场域计算建立的数百公里线到雷击杆塔后雷电流随传播距离的衰减规律，获得路模型缩减到了数公里，从而大大提高了计算速度。简化电磁分析的建模。雷电流幅值假定为20kA、波形为2.6／50μs、负极性。3.1EMTP的雷击输电线路杆塔模型本文模拟了500km长的1000kV同塔双回输电线路遭受雷击时的情况。采用如图1所示的模型图3雷电干扰耦合计算

7、模型的杆塔数[15-18]，其中杆塔的水平导体（包括横担）的波阻抗4雷击故障时对管道的干扰计算（ZA1、ZA2、ZA3）取160Ω，主干（杆塔的垂直导本文考虑的特高压输电线路参数为：导线采用体）波阻抗（ZT1、ZT2、ZT3）取140Ω，支架（杆8分裂，JL/LB1A-500/35，分裂间距400mm，地线塔的斜导体）波阻抗（ZL1、ZL2、ZL3）取1260Ω，7JLB20A-170及OPGW-175。导线