高压输电线路的防雷研究

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1、目录影响线路雷击跳闸因素的计算研究杆塔接地电阻影响雷击跳闸率的计算研究降低杆塔接地电阻是高压输电线路基本的防反击雷害措施，应给予优先考虑。I=≈110（kA）按照1997年电力行业标准（规程）《DL/T620-1997交流电气装置过电压保护和绝缘配合》中的110~500kV线路的杆塔尺寸和绝缘子的50%雷电冲击绝缘水平，对不同杆塔接地电阻计算出各自的耐雷水平如下表。110～500kV线路耐雷水平与杆塔接地电阻的关系电压等级(kV)110220500接地电阻(Ω)715305071530507153050耐雷水平(kA)63412416110764832177125815

2、5在规程中雷电流强度概率分布用lgP=-计算，由计算式：得到雷击跳闸率：平原地区为0.25，山丘地区为0.43。表5.2：雷电流强度的概率分布Ik(kA)>100>80>60>40>20>10规程值P(%)7.3112.3320.8135.1159.2676.98实测值P(%)5.639.9418.2035.0668.9694.81当接地电阻发生变化时，耐雷水平和雷击跳闸率也将发生相应的变化。使用ATP—EMTP计算：主要使用ATP—EMTP计算机算雷击杆塔的耐雷水平。建模：a.雷电流的模型雷电流幅值、波头时间均按规程规定处理，从严考虑取0.14％概率的雷电流波型为2.

3、6／50μs、负极性，作为研究中的主要波型。用简炼的数学表达式来描述典型的雷电流波形，显然有助于定量分析，以便于进行许多相关的计算。Stekolnikov（1941）以及Bruce和Golde（1941）同时提出了双指数表达式：图5.1雷电模型经计算，其双指数波形的表达式为：b.杆塔模型在工程近似计算上，杆塔常被等效为集中参数的电感或分布参数长线。本文将杆塔视为分布参数，采用我国规程推荐的杆塔波阻抗为150Ω，杆塔电感为0.5μH/ｍ，相应的波速为300ｍ/μｓ，模型如下：图5.2酒杯塔仿真模型c．绝缘子表5.3绝缘子串雷电冲击伏秒特性25片28片31片34片t(μs)

4、V(kV)V(kV)V(kV)V(kV)233303550393042503283030003360365042630281030803330525002690294031407233025002740292010226024002625280014220023752560272029、30、33片几种绝缘子可根据以上数值进行牛顿插值得到其雷电冲击伏秒特性。得到：表5.429片绝缘子串的伏秒特性t(μs)234571014V+(kV)3669.753111.722895.432772.102578.642472.222437.28表5.530片绝缘子串的伏秒特性t(μs

5、)234571014V+(kV)3799.143234.942986.792856.792660.252548.892499.38表5.633片绝缘子串的伏秒特性t(μs)234571014V+(kV)4163.583577.163255.683085.682874.692755.562671.60运用MATLAB【39】【40】的线性系数回归分析，构造一个指数函数作为绝缘子的伏秒特性曲线：对于未知数a0、a1、a2和a3，使用最小二乘法，经过回归分析后的方程为：表5.732片绝缘子串的伏秒特性t(μs)234571014V+(kV)4054.23477.283170.

6、993017.652813.092695.562617.84表5.834片绝缘子串的伏秒特性t(μs)234571014V+(kV)4250365033303140292028002720表5.936片绝缘子串的伏秒特性t(μs)234571014V+(kV)4321.363676.53431.233191.232942.472822.222795.49同样得到绝缘子伏秒特性：32片：=34片：=36片：=式中，时间t的单位为μs，正极性放电电压u(t)的单位为kV。接地电阻的变化对雷击跳闸率的影响图5.3山顶杆塔图5.4山坡杆塔（a）部分屏蔽(a)shieldingf

7、ailure（b）完全屏蔽(b)perfectshielding图5.5Eriksson分析模型Fig.2.4ModelofEriksson图5.6220kV铁塔简单尺寸图为地面倾斜角）其拟合的方程极其误差分别如下：图5.7：220kV曲线拟合图（为地面倾斜角）图5.8500kVZB6T酒杯形铁塔尺寸示意图CFG-X3型可控放电避雷针照片CFG-X1和CFG-X2型可控放电避雷针照片可控放电避雷针的保护特性明显优于富兰克林避雷针，就主要参数绕击概率和保护范围而言，是令人非常满意的：如图6.1、6.2。图6.1可控放电与传统避雷针保护曲线比