110kV同杆双回输电线路的雷电性能

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1、110kV同杆双回输电线路的雷电性能同杆双回输电线路因可减少线路走廊宽度、降低造价，近年在我国获得一定发展。但由于导线多采用垂直排列，杆塔较高，致使线路雷电性能变差。较大雷电流雷击，有时会出现双回路绝缘子同时闪络跳闸的情况。国外曾有意使一回路降低部分绝缘强度，以形成“差绝缘”方式，但运行效果并不理想。本文提出适当增加一回路绝缘的“差绝缘”方式。通过应用自编STDLLP（同塔双回线路雷电性能计算程序）的计算研究表明，该方式具有较好的雷电性能。通过珠海供电局工程中的试用，已初步验证了其效果，可继续积

2、累运行经验。1.雷击塔顶时线路耐雷水平的计算方法同杆双回线路的绝缘闪络，一般由雷直导线或雷击塔顶（或其附近避雷线）引起。前者，根据避雷线屏蔽的电气几何理论，因直击导线雷电流不可能太大，一般不会导致第二回线路同时再反击闪络。因此，本文重点讨论雷击塔顶时同杆双回线路的雷电性能。图1雷击杆塔模型1)雷击塔顶时绝缘子悬挂点电压的计算雷击塔顶时，作用于绝缘子两端的电压，由杆塔上绝缘子悬挂点电压和导线上电压之差决定。前者，参照图1，可用行波法计及杆塔、横担等具体尺寸加以计算。雷击塔顶的过程可由一幅值为的雷电

3、流沿闪电通道波阻Z0注入点1来等值。大部分雷电流注入被击杆塔，其余部分沿避雷线向两侧分流。被击杆塔视作一波阻，波在其中运动速度取为光速(C=300m/ms)。根据线路档距长度和所选计算用雷电流波形，对被击杆塔两侧只考虑避雷线的波阻。本文以行波表法编制的程序STDLLP可计算出杆杆上各点的电压。随着雷击点电压的升高，避雷线上将发生冲击电晕，计算时应对Zs考虑电晕的影响。2)雷电参数雷电流波形取波头长度为2.6μs[1]的斜角波，波尾线性下降，长度为50μs。闪电通道波阻抗取300Ω。雷电流幅值为I

4、的雷电流概率PI依下式计算：(1)3)导线上的电压导线上有3个电压分量，即(2)式中：—雷击塔顶在导线上形成的感应过电压电分量；—雷击点（塔顶、避雷线）的电压；—导线上相电压峰值；—避雷线与导线间的几何耦合系数；—避雷线与导线间的耦合系数，考虑避雷线上冲击电晕的影响。雷击杆塔时，导线上的感应过电压的磁分量比电分量要小得多，故仅考虑后者。若忽略导线至地面间场强的变化。且视为与地面处相同，则斜角雷电流波作用下杆塔处导线上的感应过电压的电分量为[2]：(3)式中：—反放电速度与光速c的比值，取为0.3

5、；—杆塔高度，m；—导线平均高度，m—雷击杆塔时，迎面流注的长度，m；—雷电流陡度，kA/μs。对于迎面流注长度，参照实验室的试验结果和在自然界观测到的数据，取其等于击距的25%，而击距rs由下式确定[3]：(4)式中rs—击距，m。图2多导线系统图各相导线上的工作电压分别加以考虑。雷击出现于交流周期电压的不同电角度时，各相交流电压的瞬时值将有所差别。4)耦合系数在图2所示多导线系统中，根据马克斯威尔静电方程有：(5)用Ykm代表的第n行第（1、2、…、m）列元素的代数余子式。根据上式，可推得具

6、有相同电位的m根导线对第n根导线的几何耦合系统一般形式为：(6)双避雷线的起始电晕电压可由下式确定[4]：(7)式中m—避雷线表面光滑系数，取0.82；hs—避雷线平均高度，m；r—避雷线的半径，m；D—避雷线间的距离，m。具有冲击电晕的避雷线的自波阻由下式计算[4]：(8)式中Zs—避雷线无电晕时的自波阻。当具有相同电压的m根，避雷线及已闪络的导线有冲击电晕时其自波阻下降，按式(7)、(8)可确定其电晕状态下的自波阻~。这样依式（6）即可得出具有不同V1时相应的。5)绝缘子闪络判据与同杆双回线

7、路耐雷水平的计算雷击塔顶在双回路6（2×3相）串绝缘子两端上产生的电压会有所不同，使第一串绝缘子两端电压达到其正极性50%雷电冲击放电电压的最小雷电流定义为线路耐雷水平I1；使第二串绝缘子再闪络的最小雷电流定义为线路耐雷水平I2。STDLLP程序能以雷电流由小至大自动步进的方式，计算出一次雷击塔顶的I1和I2。由于雷击时导线上交流周期电压角度的随机性，为全面分析线路的雷电性能，需对线路耐雷水平进行统计计算，即需考虑电角度对I1和I2的影响。现假定，雷击出现于交流一周期的任一角度区间(360°/2

8、4=15°)内的概率相等。于是可依下式确定线路统计耐雷水平概率：(9)式中：—线路统计耐雷水平概率；—线路在各交流电角度区间内的耐雷水平（I1）概率。式（9）同样适用于I2。2.同杆双回线路雷击闪络的计算结果应用STDLLP程序，对某110kV同杆（ZGU1-15型铁塔）双回线路的雷电性能做了计算研究。该双回线路每相均采用复合绝缘子（FXBW4-110/100）。本文，对其称为“平衡绝缘”。表1给出此种情况下，雷击发生于交流一周期各个电角度区间时的线路耐雷水平I1、I2以及闪络发生的相别和所在回