电气几何模型的分析计算

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1、第36卷第2期华电技术Vo1．36No．22014年2月HuadianTechnologyFeb．2014电气几何模型的分析计算刘磊(中国华电工程(集团)有限公司，北京100035)摘要：介绍了电气几何模型的原理及其计算方法，对各种电气几何结构下的暴露距离进行了分类讨论。在此基础上，利用电气几何模型法对线路的绕击跳闸率进行了计算，并与规程法的计算结果进行了对比。关键词：电气几何模型；暴露距离；击距系数；绕击跳闸率中图分类号：TM713文献标志码：A文章编号：1674—1951(2014)02—0018—04体

2、较远时，雷击点无法确定。只有当下行先导与被击1问题的提出物在一定距离之内时，雷击点的选择性才会表现出在电力系统的跳闸停电事故中，雷击电网引起的来。电气几何模型以闪击距离(击距)的概念为基础，事故占有很大比重。据统计，因雷击线路造成的跳闸用击距表示地面不同物体对雷电下行先导的吸引能事故约占电网总事故的60％以上J。在我国1lO～力。所谓击距就是雷云下行先导对地面物的临界击220kV输电线路的各种雷击事故中，线路绕击跳闸率穿距离，电气几何模型理论认为，雷云下行先导先到超过了总雷击跳闸率的半数以上。国外735—76

3、5kV达哪个地面物的击距之内，该物体即为雷击点。的超高压线路运行经验同样表明，绕击跳闸是超高电气几何模型的基础是击距，当不同地面物的压线路雷击跳闸的主要原因_2J。因此，在工程实际击距确定以后，就可以通过几何分析法来对线路的中，绕击跳闸率的准确评价和分析具有重要的意义。绕击情况进行分析，图1给出了用电气几何模型法目前，线路绕击率的计算使用较多的方法为规程对输电线进行绕击计算时的基本原理。法3和电气几何模型法j。其中，规程法指的是C雷电绕击的分析与计算，它以我国电力行业标准为依据，分平原和山区2种情况，给出了保

4、护角与杆塔高度有关的经验公式来计算绕击率。电气几何模型(EGM)是以“闪击距离”(击距)的概念为基础对线路的绕击机制进行分析和计算的，击距指的是雷电先导头部与地面目标的临界击穿距离。规程法给出的绕击率计算公式的特点是简单且实用性强，但其公式是建立在多年的运行数据统计及小电流试验的基础之上，试验模型及数据与现有的输电线路并不完全相符，而且统计数据具有很大的平均性，计算和分析的准确性较低。电气几何模型将特定线路具体图1电气几何模型分析绕击概率原理图的结构尺寸与线路的耐雷水平结合在一起，其分析过程反映了具体线路的特

5、点，对于线路屏蔽失效及在图1中，r，，分别为避雷线、导线和大地_。’、，_’‘、高杆塔而言，采用负保护角等现象的解释具有较高的击距。弧段cA，A分别是以避雷线、导线为圆的合理性，因而采用电气几何模型对线路绕击率进心，击距rb，r为半径的圆弧。日D与地面距离为行计算分析，其准确性更高。‘。、，_、，，。、击距r从击距的定义可知，ckA，AB，BkDk分别2电气几何模型的基本思想代表了雷电先导对避雷线、导线和大地的临界击穿_。’、从地闪放电的机制来分析，雷电下行先导的发展距离。如果雷电先导先到达导线的击距弧段A日

6、，具有一定的分散性和随机性。当下行先导离地面物则认为避雷线屏蔽失效，输电线发生了绕击。击距的确定是电气几何模型分析绕击的关键，从目前的收稿日期：2013—04—08；修回日期：2014—01—14研究情况来看，击距与雷电流的幅值和地面物的高第2期刘磊：电气几何模型的分析计算·l9·度有很大关系。击距随雷电流的增大而增大，从图k=0．55，Hd>40m。(4)_‘’、3．3落雷密度1可以看出，当雷电流增大到某一值时，弧段c本文采用IEEE导则中推荐的落雷密度(每年与线段BD直接相交，点A，B重叠为同一点，导雷击

7、次数／km)公式，即线对应的引雷弧段变为0。此时认为雷电下行先导要么击中避雷线，要么击中大地，输电线被完全屏：0．04。(5)一_。。、般取40雷电H／年，此时计算可得N=蔽。弧段cA所对应的的雷电流被认为是发生绕击4．024(每年雷击次数／km)。的最大I临界雷电流，m此时对应的击距称为最大3．4雷电流概率密度函数击距。并不是所有的绕击都会引起跳闸，只有当绕击雷电流的概率密度函数采用参考文献[8]给出电流大于线路的耐雷水平，时才会发生绕击跳闸，的方法，参考文献[8]根据欧美的观测结果，统计得当最大临界电流，

8、m小于线路的耐雷水平时，绕出雷电流的幅值服从对数正态分布，本文计算雷电击不会发生，线路被完全屏蔽。假设可发生绕击的最流幅值概率密度的函数为小雷电流为，mi，当，<，<，时，采用美国电气电子工程师协会(IEEE)工作组给出的输电线路绕厂(，)=—二e__M，(6)．／2'rrl击跳闸率计算公式J。~式中：=0．72；，=35kA。线路绕击跳闸率(每年雷击次数／100km)3．5暴露距离的分类计算2Nn