實際電網330kV輸電線路雷擊跳閘率分析計算

徐宇駿

摘要：輸電線路的可靠運行是輸電線路設計階段需考慮的首要因素;而雷擊又是造成輸電線路故障的主要原因，因此對輸電線路進行防雷性能評估就成為電力線路設計部門的重要任務。由于工頻電壓的存在，因電壓疊加的結果，會降低線路的耐雷水平。在考慮工頻電壓影響時計算得到耐雷水平要比不考慮工頻電壓時計算得到的耐雷水平低一些。而且隨著工頻電壓的升高，影響會相應增大。

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.

關鍵詞：雷擊;高壓絕緣;電力系統;跳閘率

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

中圖分類號：TM863? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）36-0273-02

0? 引言

輸電線路防雷性能評估是電力線路設計部門的重要任務。防雷性能評估主要是線路耐雷水平和雷擊跳閘率的計算。近年來隨著同桿并架技術的成熟，線路的同時跳閘率也成為考核線路防雷性能的一項重要指標[1-2]。

長期以來，國內外學者在雷電活動規律、雷擊線路物理過程和沖擊閃絡機理方面做了大量的研究工作，建立起較為完善的輸電線路防雷理論體系。雷電流幅值、波形、地閃密度以及線路落雷次數對于分析線路防雷性能極為重要[3]。

1? 模型分析

依據多年的雷電觀測和運行經驗，運行中330kV超高壓輸電線路，遭受雷擊的方式主要有：繞擊線路和雷擊塔頂反擊線路兩種情況。因此就這兩種雷擊模型進行了數值仿真計算。雷繞擊線路事故采用電氣幾何模型分析[4-5]。

主要考慮的影響因素：①地面傾角;②桿塔高度;③桿塔接地電阻;④線路桿塔檔距。考慮到330kV桿塔高度和雷電波的傳播過程，如圖1所示，桿塔可以等效為一個圓錐。

桿塔的等效阻抗可以采用IEEE和CIGRE推薦的方法計算得到[3]-[5]，如式（1）所示，單位為Ω。

式中：H-桿塔高度，R-桿塔的等效半徑，可按計F算，r1-塔頂半徑，r2-塔中半徑，r3-塔基半徑，h1-塔基到中點的高度，h2-中點到塔頂的高度。

仿真計算時，采用1.2/50 的標準雷電波，可以用雙指數函數表示為：

波形如圖2所示。

2? 仿真計算

從表1可知：輸電線路在相同架設方式下，最大擊距隨地面傾角增大而增大。因此，捕雷面積、雷擊概率都隨之增大，相應的最大繞擊雷電流也愈大。計算中，考慮到本文所研究的330kV工程均處于山區和丘陵地形，地面傾角都比較大，因此可能遭受的繞擊雷電流幅值較大。

3? 結論

對于位于山區的線路，地面傾角越大，容易遭受繞擊的概率越大，繞擊雷的幅值也可能越大。在考慮工頻電壓影響時計算得到耐雷水平要比不考慮工頻電壓時計算得到的耐雷水平低一些。而且隨著工頻電壓的升高，影響會相應增大。桿塔的高度對耐雷水平也有較大的影響，總的來說，桿塔越高，耐雷水平越低。

參考文獻：

[1]施圍.電力系統過電壓數值計算[M].西安交通大學出版社，1988.

[2]解廣潤.電力系統過電壓[M].水利電力出版社，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.