击距系数及基于电气几何模型的输电线路绕击跳闸率计算的研究

雷击是引起线路故障的重要原因之一,随着电压等级的升高,由于绕击而引起的线路跳闸事故所占的比例也越来越大,因此准确评价线路的绕击耐雷性能对于电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。 目前,评价线路绕击特性的方法主要有规程法、先导发展模型和电气几何模型。电气几何模型作为一种绕击计算方法,将雷电放电特性同线路的结构尺寸联系起来,用击距来描述物体的引雷能力,比传统的经验方法前进了一大步。 在电气几何模型的发展过程中,很多学者提出了不同击距公式和绕击跳闸率的计算方法。论文依据电气几何模型的基本思想和击距的概念,确定以IEEE 工作组推荐公式作为击距计算公式,由各雷电流幅值的大小关系确定绕击跳闸率积分上下限,根据线路的几何关系建立坐标系得到相应各点坐标,比较了各种绕击跳闸率计算方法的原理并进行了实例计算,得到用暴露距离来计算绕击跳闸率更准确这一结论。由于具体线路结构的不同,暴露距离的取法也不同,论文对各种情况下的暴露距离进行分类推导,并运用这种方法计算了江西九江220kV 浔青线线路的绕击跳闸率,计算结果与实际情况相符。本文还分析了地面倾角、避雷线保护角和温度等影响因素对绕击跳闸率的影响。计算结果表明:随着地面倾角的增加,避雷线保护角的增大,温度的降低,绕击跳闸率增大。根据此结论提出了减小线路绕击跳闸率的相应措施。 击距系数的引入描述了雷电先导对导线和地面的击穿强度的差别。有学者根据雷电先导发展过程建立了击距系数模型,得到击距系数k 与杆塔高度H 满足关系:k=1.18-H/108.7。本文根据长间隙放电与雷电过程的相似性,采用棒-板间隙结构来模拟雷击放电进行模拟实验。实验结果表明击距系数随着线路高度的升高而减小这一结论,此结论与击距系数模型和经验统计数据所得结果一致。由实验数据推得击距系数k 与高度H 的关系为:k=1.066-H/240.5。击距系数模型忽略了上下行先导发展的实质,将先导对地与对导线的临界击穿强度均取为500kV/m,这种假设不合理。而模拟实验所得到的k 值变化范围满足了IEEE 导则中的变化范围,能反映不同高度线路引雷能力的差别,计算结果与实际情况相符,可以用于线路绕击评价计算。