实际电网330kV输电线路雷击跳闸率分析计算

徐宇骏

摘要：输电线路的可靠运行是输电线路设计阶段需考虑的首要因素;而雷击又是造成输电线路故障的主要原因，因此对输电线路进行防雷性能评估就成为电力线路设计部门的重要任务。由于工频电压的存在，因电压叠加的结果，会降低线路的耐雷水平。在考虑工频电压影响时计算得到耐雷水平要比不考虑工频电压时计算得到的耐雷水平低一些。而且随着工频电压的升高，影响会相应增大。

Abstract： Reliable operation of transmission lines is the first factor to be considered in the design phase of transmission lines; and lightning strikes are the main cause of transmission line failures. Therefore， evaluating lightning protection performance of transmission lines has become an important task for power line design departments. Because of the existence of power frequency voltage， the lightning resistance level of the line will be reduced due to the result of voltage superposition. When considering the influence of power frequency voltage， the calculated lightning resistance level is lower than that calculated without considering the power frequency voltage. And as the power frequency voltage increases， the impact will increase accordingly.

关键词：雷击;高压绝缘;电力系统;跳闸率

Key words： lightning strike;high voltage insulation;power system;trip rate

中图分类号：TM863                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）36-0273-02

0  引言

输电线路防雷性能评估是电力线路设计部门的重要任务。防雷性能评估主要是线路耐雷水平和雷击跳闸率的计算。近年来随着同杆并架技术的成熟，线路的同时跳闸率也成为考核线路防雷性能的一项重要指标[1-2]。

长期以来，国内外学者在雷电活动规律、雷击线路物理过程和冲击闪络机理方面做了大量的研究工作，建立起较为完善的输电线路防雷理论体系。雷电流幅值、波形、地闪密度以及线路落雷次数对于分析线路防雷性能极为重要[3]。

1  模型分析

依据多年的雷电观测和运行经验，运行中330kV超高压输电线路，遭受雷击的方式主要有：绕击线路和雷击塔顶反击线路两种情况。因此就这两种雷击模型进行了数值仿真计算。雷绕击线路事故采用电气几何模型分析[4-5]。

主要考虑的影响因素：①地面倾角;②杆塔高度;③杆塔接地电阻;④线路桿塔档距。考虑到330kV杆塔高度和雷电波的传播过程，如图1所示，杆塔可以等效为一个圆锥。

杆塔的等效阻抗可以采用IEEE和CIGRE推荐的方法计算得到[3]-[5]，如式（1）所示，单位为Ω。

式中：H-杆塔高度，R-杆塔的等效半径，可按计F算，r1-塔顶半径，r2-塔中半径，r3-塔基半径，h1-塔基到中点的高度，h2-中点到塔顶的高度。

仿真计算时，采用1.2/50 的标准雷电波，可以用双指数函数表示为：

波形如图2所示。

2  仿真计算

从表1可知：输电线路在相同架设方式下，最大击距随地面倾角增大而增大。因此，捕雷面积、雷击概率都随之增大，相应的最大绕击雷电流也愈大。计算中，考虑到本文所研究的330kV工程均处于山区和丘陵地形，地面倾角都比较大，因此可能遭受的绕击雷电流幅值较大。

3  结论

对于位于山区的线路，地面倾角越大，容易遭受绕击的概率越大，绕击雷的幅值也可能越大。在考虑工频电压影响时计算得到耐雷水平要比不考虑工频电压时计算得到的耐雷水平低一些。而且随着工频电压的升高，影响会相应增大。杆塔的高度对耐雷水平也有较大的影响，总的来说，杆塔越高，耐雷水平越低。

参考文献：

[1]施围.电力系统过电压数值计算[M].西安交通大学出版社，1988.

[2]解广润.电力系统过电压[M].水利电力出版社，1985.

[3]IEEE Std 1243-1997， IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Transmission Lines[M]. New York， USA， 1997.

[4]Electric research council， Electric power research institute， Transmission line reference book 345 and above， Fred Weider & Son Printers， New York， 1990.

[5]Estimating lighting performance of transmission line II-update to analytical models， IEEE work group report， 92 SM 453-1 PWRD.