输电线路耐雷特性仿真探究

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1、输电线路耐雷特性仿真探究　　摘要：主要研究了输电线路的绕击耐雷特性和反击耐雷特性。绕击耐雷分析方面，建立雷电先导传播轨迹，对比不同条件下的雷电先导传播轨迹，总结分析了影响输电线路绕击的重要因素。反击耐雷分析方面，主要针对雷电波过程中的电磁暂态结果进行研究。关键词：耐雷特性；绕击；反击；杆塔；仿真作者简介：徐淼（1980-），男，辽宁大连人，国网辽宁电力大连供电公司办公室副主任，工程师。（辽宁大连116001）中图分类号：TM726文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）27-0234-02随着社会的飞速发展，人们对于电力行业的

2、要求也越来越高，要求电力行业不仅要满足各行各业充足的电力需求，还要提高供电质量，保证供电可靠性。耐雷水平是衡量供电安全性的重要指标，与电力系统的安全可靠息息相关，因此输电线路耐雷特性的仿真研究具有重要意义。本文重点讨论了电力系统的高压输电线路中最常见的两种雷击故障：雷击绕击故障和雷击反击故障。9在雷电绕击特性研究方面主要通过选择较为适合的研究方法，利用已有现场数据，对典型雷击事件进行了模拟，建立仿真模型，得到雷电先导的传播轨迹，进而分析输电线路绕击特性。并通过改变参数进行仿真，分析各个参数对雷电先导的传播轨迹及输电杆塔闪络特性的影响。有助于

3、今后模拟雷击暂态过程和更加深入地研究电气绝缘的闪络机理。在雷电反击耐雷特性方面通过选用电磁暂态程序（EMTP），采用分布参数模型，利用已有现场数据，将输电线路（尤其输电杆塔）进行模拟，以便接下来利用软件仿真分析。通过改变具体参数，分析不同参数对输电杆塔闪络特性的影响，以便提出对实际防雷设计工作有益的建议，力求减少雷电危害。一、输电线路绕击耐雷特性仿真分析模拟电荷法是一种求解静电场问题的有效方法。基本原理：为了模拟电极表面的电荷分布，设置介质分界面上的束缚电荷、模拟电极内部以及不同介质区中的虚设电荷。在各个领域的应用中，使用最多的有点电荷、线

4、电荷和环电荷、椭圆柱电荷、椭球电荷及双曲面电荷等。根据唯一性定理，并且结合拉普拉斯方程及泊松方程，用虚设的模拟电荷代替介质表面和电极表面的连续分布电荷。如果模拟电荷在边界上产生的电位满足给定的边界条件，那么可以用这些虚设的模拟电荷来计算整个场域的电场。9当模拟电荷的位置、类型确定后，场中任意点的电位和场强便由这些集中电荷产生的场量迭加得到，场中任意一点的电位为：，i=1，2，3，……n式中：Qj表示虚设的第j个模拟电荷，Pij表示待求点P对应的电位系数，n为虚设的模拟电荷数目。电场强度可以表示为：仿真结果分析：第一，同一雷电强度的下行先导，

5、当其距离线路水平侧向距离由近至远变化时，下行先导一级定位位置逐渐降低。第二，当侧向水平距离很近时，雷击击中地线；随着侧向水平距离的增加，雷电击中导线的概率将增加；而当侧向水平距离继续增大时，雷电击中导线的概率反而减小；侧向距离大到一定程度时，雷电将击中大地。第三，当雷电流较大时，随着侧向距离的增大，雷电将从击中地线直接过渡到击中大地，没有击中导线的现象发生。第四，对于相同的侧向距离，较大的雷电流倾向于击中避雷线，较小的雷电流倾向于击中大地。由此，我们可以解读出：导线相对地线产生迎面上行先导困难，这是由于导线在地线下方，受到地线及其先行发展起

6、来的上行先导的屏蔽作用的缘故。但地线对导线屏蔽作用是有一定限度的，随着侧向距离的增大，屏蔽作用逐渐减弱，致使存在一定的绕击概率。9大地对导线也有屏蔽作用，雷电先导距离导线越远，大地的屏蔽作用越明显，最终雷电将全部击中大地，保护导线免受雷击。二、输电线路反击耐雷特性仿真分析1.针对不同杆塔高度的雷击闪络特性仿真根据不同杆塔高度的仿真所得出的上、中、下相绝缘子两端电压及组合波形，可以看出在杆塔高度增加的情况下，电压冲击波到达三相绝缘子的时间均有一定的延迟，并且由开始的三相绝缘子均击穿，逐步发展为上、中相击穿而下相不击穿，之后只有一相击穿，最后在

7、杆塔高度增加到一定程度后三相均不击穿。根据杆塔的耐雷水平的定义，可知，杆塔的耐雷水平随其高度的增加而提高。故在设计杆塔时应在同时考虑其他因素的情况下合理增加杆塔的高度。2.针对不同数量绝缘子的雷击闪络特性仿真观察3组采用不同绝缘子的片数的绝缘子串的仿真所得出的上、中、下相绝缘子两端电压及组合波形，可以看出绝缘子的片数对于其闪络电压起着决定性的作用，绝缘子数目越多则其闪络电压越大，杆塔的耐雷性能越强。当然，研究中的仿真过程因软件中的元件的采用问题，实际记入了三相间的相互感应及影响，使其出现了负极性电压击穿的情况。故在设计线路时应在同时考虑其他

8、因素的情况下合理增加绝缘子串中的绝缘子片数。93.针对不同幅值雷电流的雷击闪络特性仿真观察5组采用不同幅值的雷电冲击条件下的仿真所得出的上、中、下相绝缘子两端电压及组合波形，可以