架空配电线路感应雷过电压计算方法研究-论文.pdf

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1、2014年7月第17卷第7期贵州电力技术专题研讨2014，Vol，17，No．7GUIZHOUELECTRICPOWERTECHNOLOGYSpeci~Repots架空配电线路感应雷过电压计算方法研究李艳玲，张迅(1．贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550025；2．贵州电力试验研究院，贵州贵阳550002)摘要：提出雷电通道的模型，对感应雷过电压的计算做出了假设，叙述了架空配电线路感应雷过电压四种不同的计算方法，并对计算方法的优劣进行了比较总结。关键词：配电线路；感应雷过电压；计算方法文章编号：1008—083

2、X(2014)07—0032—03中图分类号：TM72文献标志码：B考虑分支；1计算假设及模型(4)雷电流具有与线性上升前沿的波形。架空配电线路感应雷过电压的计算分为两个步骤：首先通过建立雷击通道电流模型，对雷电电磁场的空间分布进行数值计算；其次，建立瞬变磁场与架空线路的耦合模型，通过模型就可计算架空配电线路感应雷过电压。感应雷过电压包括静电分量和电磁分量，在最初的研究中，有的学者认为主放电通道是和导线相互垂直的，所以两者间的互感不大，即电磁感应不图1雷电回击通遭模型大，因此电磁分量要比静电分量小得多。通常感应

3、图中坐标原点0点为雷击点，日为雷云高度，h过电压的静电分量和电磁分量出现最大值的时刻并为迎面先导高度；为A点对地高度；Y为下行先导不相同，所以在总的感应过电压幅值的构成上，静电Ay段对地距离，S为雷击点与架空线路观测点的水分量起主要作用¨。所以在架空输电线感应雷过平距离，^为架空导线离地高度。电压计算中，就只考虑了静电感应电压。在计算中2配电线路感应雷过电压计算方法做出的假设如下：(1)在先导通道的形成过程中，通道上分布了2．1规程法均匀密度为的负电荷；根据上述模型，设dC上任意一点A处的电场(2)雷电回击时的

4、通道假设是完全导电的；强度垂直分量为E，Y为Y的镜像；￡。为空气介电(3)雷电回击时的放电通道时垂直向上的，不常数。由静电场中电荷与电场强度的关系可得：yaf'-⋯，卜+i1一l+专]当雷击地面时，h=0，又有H>>S，H>>h则式(1)可简化为：志(2)架空线上静电感应雷过电压最大幅值U为：A+√()+·](3)·32·第7期李艳玲，等：架空配电线路感应雷过电压计算方法研究式(3)中，如果S>>h(即架空线路远离雷击满足麦克斯韦方程组，其微分形式如下所示]：点)，可简化为：fV×口=十：(+1)c4VxE=一

5、(9)设主放电速度为v，雷电流I=Av，带人式(4)可得：lV×B=0Um=Ahas,【V×D=p：=K(5)了式中，日为磁场，J。为传导电流密度，aD刀移电f，由于静电感应过电压的最大幅值是根据理想的假设条件得到，当应用于工程实际时，需要引入流密度，E为感应电场，B为磁感应强度，D为电位移，一个修正系数，设修正系数为K，可以得到：P为电流密度，为散度运算符，×为旋度运算符。引入动态矢量位A和动态标量‘p得到：=KK：=K，(6)B=×A(10)我国一般直接取K=25来计算静电感应过电层=一一aA(11)压，在

6、DL／T620—1997中建议：在电力线路S>65na将分为电荷引起的电场强度和电流引起处雷云对地放电时，在导线上产生的感应雷过电压的电场强度E：最大值可按下式计算：贵州电力技术第l7卷杆塔雷击响应，提出了时间和空间的双离散化方法，所产生的电压；采用FDTD法对传输线时域电报方即把时间分割为步长△t的同时，把所要计算的所有程、边界条件进行离散化处理，推导出迭代方程；最的导体也进行离散化，分割成长度为△l的单元，将后求解配电线上的雷电感应电压。复杂的电磁场问题通过离散化转为用数学方法求3方法比较及小结解。同时，在

7、场抵消法中把雷电荷称为强迫电荷，将施加于杆塔系统的强迫分量分为注入塔顶和地线的(1)规程法对于一般线路来讲是符合实际情况电流和电荷、放电通道中向云层传播的电流和电荷的且计算简单，但适用范围只限于雷击点与线路水两个部分，求解杆塔雷击响应时，假设注人杆塔的电平距离大于65m时，在超高压电网中，计算高杆塔荷与电流波都是单位响应的方波，研究其他波形响遭受雷击时的感应过电压的误差较大，不能准确的应时在方波响应的基础上通过Duhamel积分求解，反映实际情况，且h大于65m这一前提条件也很片对这两部分采用相同的算法，分开求

8、解后叠加。场面。目前过电压保护规程中的公式已不适用于高杆抵消法利用导体表面电场强度的切向分量为零这一塔的线路(如同杆双回线路和大跨越线路)和山区边界条件，认为有一个由感应电荷和电流产生的抵线路。另外，规程法的感应过电压计算模型过于简消场与强迫场相抵消，计算过程中忽略感应电流的单，未考虑电磁分量与波动的影响，对主放电时先导影响，将每一时刻的感应电荷分布用静电场的方法通道内的电磁场的静电影