高壓輸電線路的防雷研究2

1、目 錄6 . 2)1 (6 . 2)()1 (05000ccgttaihkhhLkhhRku 影響線路雷擊跳閘因素的計(jì)算研究影響線路雷擊跳閘因素的計(jì)算研究 桿塔接地電阻影響雷擊跳閘率的計(jì)算研究桿塔接地電阻影響雷擊跳閘率的計(jì)算研究降低桿塔接地電阻是高壓輸電線路基本的防反擊雷害措施，應(yīng)給予優(yōu)先考慮。I=110（kA）按照1997年電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)程）DL/T620-1997交流電氣裝置過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合中的110500kV線路的桿塔尺寸和絕緣子的50%雷電沖擊絕緣水平，對(duì)不同桿塔接地電阻計(jì)算出各自的耐雷水平如下表。 110110500kV500kV線路耐雷水平與桿塔接地電阻的關(guān)系線路耐雷水平與桿

2、塔接地電阻的關(guān)系電壓等級(jí)(kV)110220500接地電阻()715305071530507153050耐雷水平(kA)63412416110764832177125815588I)(21PPgPNNaL在規(guī)程中雷電流強(qiáng)度概率分布用 lgP= - 計(jì)算，由計(jì)算式：得到雷擊跳閘率：平原地區(qū)為0.25，山丘地區(qū)為0.43。表表5.25.2：雷電流強(qiáng)度的概率分布：雷電流強(qiáng)度的概率分布Ik(kA)1008060402010規(guī)程值P(%)7.3112.3320.8135.1159.2676.98實(shí)測(cè)值P(%)5.639.9418.2035.0668.9694.81 當(dāng)接地電阻發(fā)生變化時(shí)，耐雷水平和雷擊跳

3、閘率也將發(fā)生相應(yīng)的變化。使用ATPEMTP計(jì)算：主要使用ATPEMTP計(jì)算機(jī)算雷擊桿塔的耐雷水平 。1I 建模：a. 雷電流的模型 雷電流幅值、波頭時(shí)間均按規(guī)程規(guī)定處理，從嚴(yán)考慮取0.14概率的雷電流波型為2.650s、負(fù)極性，作為研究中的主要波型。用簡(jiǎn)煉的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述典型的雷電流波形，顯然有助于定量分析，以便于進(jìn)行許多相關(guān)的計(jì)算。Stekolnikov（1941）以及Bruce和Golde（1941）同時(shí)提出了雙指數(shù)表達(dá)式：mi= A Ie x p (-t)-e x p (-t)圖5.1 雷電模型經(jīng)計(jì)算，其雙指數(shù)波形的表達(dá)式為：mi=1.082I exp(-13136t)-exp(-86

4、1549t)b. 桿塔模型 在工程近似計(jì)算上，桿塔常被等效為集中參數(shù)的電感或分布參數(shù)長(zhǎng)線。本文將桿塔視為分布參數(shù)，采用我國(guó)規(guī)程推薦的桿塔波阻抗為150，桿塔電感為0.5H/，相應(yīng)的波速為300/，模型如下：圖5.2 酒杯塔仿真模型c絕緣子表表5.3 5.3 絕緣子串雷電沖擊伏秒特性絕緣子串雷電沖擊伏秒特性25片28片31片34片t(s)V(kV)V(kV)V(kV)V(kV)233303550393042503283030003360365042630281030803330525002690294031407233025002740292010226024002625280014220023

5、7525602720 29、30、33片幾種絕緣子可根據(jù)以上數(shù)值進(jìn)行牛頓插值得到其雷電沖擊伏秒特性。得到： 表表5.4 295.4 29片絕緣子串的伏秒特性片絕緣子串的伏秒特性t(s)234571014V+(kV)3669.753111.722895.432772.102578.642472.222437.28表表5.5 305.5 30片絕緣子串的伏秒特性片絕緣子串的伏秒特性t(s)234571014V+(kV)3799.143234.942986.792856.792660.252548.892499.38表表5.6 335.6 33片絕緣子串的伏秒特性片絕緣子串的伏秒特性t(s)2345

6、71014V+(kV)4163.583577.163255.683085.682874.692755.562671.60運(yùn)用MATLAB【39】【40】的線性系數(shù)回歸分析，構(gòu)造一個(gè)指數(shù)函數(shù)作為絕緣子的伏秒特性曲線：-t/4-t/1.5-t/0.80123u(t)=a +a e+a e+a e 對(duì)于未知數(shù)a0、a1、a2和a3，使用最小二乘法，經(jīng)過(guò)回歸分析后的方程為：表表5.7 325.7 32片絕緣子串的伏秒特性片絕緣子串的伏秒特性t(s)234571014V+(kV)4054.23477.283170.993017.652813.092695.562617.84表表5.8 345.8 34片

7、絕緣子串的伏秒特性片絕緣子串的伏秒特性t(s)234571014V+(kV)4250365033303140292028002720表表5.9 365.9 36片絕緣子串的伏秒特性片絕緣子串的伏秒特性t(s)234571014V+(kV)4321.363676.53431.233191.232942.472822.222795.49同樣得到絕緣子伏秒特性：同樣得到絕緣子伏秒特性：32片：u(t)=-t/4-t/1.5-t/0.82582.2+1282e+1449.6e+3810.7e 34片： u(t)= -t/ 4-t/1.5-t/ 0.82684.5 +1275.3e+ 2305.3e+

8、2242.3e36片： u(t)= -t/4-t/1.5-t/0.82733.9+1237.7e+2620.1e+1700.6e式中，時(shí)間t的單位為s，正極性放電電壓u(t)的單位為kV。接地電阻的變化對(duì)雷擊跳閘率的影響681012140.0250.050.0750.10.1250050.10.150.20.25 圖5.3 山頂桿塔 圖5.4 山坡桿塔（a）部分屏蔽 (a) shielding failure （b）完全屏蔽 (b)perfect shielding圖 5.5 Eriksson 分析模型 Fig. 2.4 Model of Eriksson圖5.6 220kV鐵塔簡(jiǎn)單尺寸圖 為地面傾斜角）其擬合的方程極其誤差分別如下：圖5.7：220kV曲線擬合圖（為地面傾斜角）圖5.8 500kVZB6T酒杯形鐵塔尺寸示意圖CFG-X3型可控放電避雷針照片CFG-X1和CFG-X2型可控放電避雷針照