《线路耐雷性能计算案例》4800字

线路耐雷性能计算案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u12206线路耐雷性能计算案例综述 150351.1线路耐雷性能介绍 1247231.耐雷水平(I) 299022.雷击跳闸率（n） 3183251.2线路被雷击时的不同状况 324105（一）绕击导线 330149（二）雷击两线中间的避雷线 51881（三）雷击杆塔 5189651.3线路耐雷水平和跳闸率 5228931.4线路性能计算 1010994一、平原地区 1025901二、山区 12250361.4.2220kv线路具体计算 14745一、平原地区 1420432二、山区 18在崎岖的山区中由于地势影响其遭受雷电的风险概率大大增加。根据广东电力研究院一篇论文显示，在2000～2004年期间66千伏及以上输电线路受雷电袭击影响高达3280次，占总跳闸次数36%邹符波，220k邹符波，220kV变电站防雷措施的探讨.[J].城市建设理论研究，2012（36）线路耐雷性能介绍我们在考虑线路防雷性能时首先需要知道该线路的年被雷害几次。线路受雷击几次可以根据发生雷暴的天数和等效受雷面积进行计算。但是输电线路不同于地面，由于输电线路的所在平面要比地面高，更容易遭受雷击。在计算中不直接用线路面积计算。所以将线路的等效受雷面积B等效为b+4h。（b为两避雷线的路程长度，m。h为避雷线和大地之间的长度，m）次/（100km·年） (4-1)式中:Td——一年中能闻雷声的日子数；h——避雷线与大地之间的距离，m。我国一般地区每年可能会有四十个日子里会听到雷声。一般在有打雷的日子里，每公顷田地一天有0.07次雷电打击。此时： (4-2)式中:h可用最高点避雷线高和垂下的线的长度进行计算。 (4-3)式中:ht——电杆上避雷线的最高点离地距离，m；f——垂下的避雷线距两线连点之间的距离，m。通过上式初步计算出输电线路的年落雷次数之后，我们通过以下两个参数的校验计算如下：1.耐雷水平(I)耐雷水平就是在闪电袭击中线路时其表面放电火花击穿放电的雷电流的边界值。通过我国大量数据比较可以得到线路上不同电压等级时。生活中雷电流可能大于I的概率（高电压技术中表8-1）。在本设计中会用到的有110kv线路的耐雷水平I（40～75kA），220kv线路的耐雷水平I（75～110kA）。2.雷击跳闸率（n）它就是当一年中听到雷声40天。雷劈线路而引发的每200里线路的跳闸多少会。但是在实际计算中雷暴日天数不同，且线路长短不一样，那么这时就可以将这些条件进行换算对比。雷击线路时在设备周围发生的沿面放电产生电晕时也不一定会让线路发生跳闸，当这种不稳定放电突变为电压波动较小的交流50hz电流时才会导致线路的跳闸。线路的建弧率（η）就是变成稳定电弧的可能性。他与沿线路上装有的正常运行绝缘子串的两端电势差E（kv/m）有关，具体计算如下： (4-4)电压梯度为： (4-5)式中:Un——系统正常工作时的电压，kV；l1——线路上装的所有绝缘子的总体尺寸距离，m。线路被雷击时的不同状况雷劈输电线的位置可以将雷击线路分出不同情况。有绕击，雷击线路裆部中间，雷击基杆顶端三种。（一）绕击导线我国高压线路上在整个里程上装有避雷线；在超高压线路应全程装两条。虽然有严密的防护，但仍有雷电偷偷溜过避雷线袭击导线很容易导致线路的开关跳开的可能。绕击的可能性就是绕击率Pa。我们都知道在雷雨天中覆盖有大量树木的大山更容易遭受雷击。在山中的线路也相比平原上的线路有所区别。因而在计算绕击时会将两者区分开。Pa计算如下:对平原地域： (4-6)对山区线路： (4-7)式中:α——避雷线与地面垂线与最边的那根电线之间夹角的大小，（°）；ht——整个杆塔的尺寸，m。通过上式可以发现绕击会与保护角和杆塔高度有一定联系。当避雷线没有保护到导线被击中时。导线里有雷电流。就产生了很高的电压。这个雷电过电压：（4-8）我们用冲击放电电压代替。就能算出绕击时的耐雷水平I2。 (kA) （4-9）雷电流要比上式中I2更大的可能性： （4-10）得出线路上的停闸次数为。 （4-11）式中：N——一年打了几次雷；P2——雷电流超过I2的概率；Pα——绕过避雷线雷劈导致被雷劈的可能性；η——线路雷电发展成为稳定工频电弧的发生概率。（二）雷击两线中间的避雷线雷击两线中间的避雷线是一种十分严重的事故。因为击中的是两线中间点，距离两杆塔较远。在被击中部位也有很高的电压。但从教材上了解到这类事故只占线路发生雷害总事故中的10%。且在我们之后的耐雷水平计算中不计入此类事故的相关参数，所以不再深入。（三）雷击杆塔输电线里的电杆塔是线路与大地导电的部件。其中包括混凝土杆子，铁塔，避雷线等。混凝土电杆的最高处被闪电冲击时。由于电杆的接地电阻不是很大。由于杆塔电流的反射作用。使入射电流增大了原来一倍。电荷通过电线杆流到土壤里的过程会有一个雷电过电压。图STYLEREF1\s4图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s11不同情况的击杆率由于避雷线可以把电杆上的电荷分走一部分。雷电流i的将会分为电流it在电线杆上流和ig在两边线路上流。其中两者的大小相除就是分流系数β。 （4-12）总雷电流大小（4-13）图图STYLEREF1\s42不同电压线路杆塔分流系数β2，线路上杆塔的电感是在线路耐雷水平计算中的所需参数。它与杆塔的尺寸，具体布置情况，单位长度电感有关。计算如下：（4-14）式中：ht——杆塔上线路最高点离地高度，mLt——杆塔电感ha——横杆高度图图STYLEREF1\s43不同杆塔的电感和波阻抗情况3，根据电磁定律，我们可以知道在多条导线的相互布置中，会有电磁场对彼此都有干预。导线之间会由于影响产生感应电势。而他们之间彼此干预的系数就用耦合系数进行表达。图STYLEREF1\s图STYLEREF1\s44导线间耦合系数分布图式中:akk (4-15)akn (4-16)将ik=q (4-17)式中:Zkk——k导线自己波阻抗的大小。Zkn——k导线两者联系n导线波阻抗的大小。简化为ZZ在空间关系上的相互之间联系指数为。k由于导线之间离得越近，线路之间的耦合系数也会变得更大，几何耦合系数也类似。两导线间的极限靠近时就可以认为是他自己影响自己。自然自波阻抗要比其它导线与其的互波阻抗大一些。所以一般k0是小于1的，且一般为0.2～0.3之间。在计算线路耐雷水平时，由于雷击会使线路产生冲击电晕，电晕等效为线路有效半径变大，线路之间耦合系数也会发生变化，因而也会需要考虑到雷电入侵所影响因而加入一个校正系数。耦合系数用下式计算：k=式中:k0——几何耦合系数k1——电晕校正系数，由教材表6-1查得。假设雷击到绝缘子会产生刚好让绝缘子空气击穿的电压时。且此时雷击这条线路的雷电流大小等于I1。U=U50%所以耐雷水平计算为：(4-22)式中：ℎgℎc我们可以由教材得知由上式所计算的耐雷水平会高于教材表8-1的线路应有耐雷水平NOTEREF_Ref101450170\h[7]。在现实生活中线路的耐雷水平越高，发生冲击闪络并雷击跳闸的可能性就会越高，通过上式可以通过增大线路间的联系(例如增加线路导线的根数，架设耦和地线)，增强线路绝缘性能(例如在线路上多装设绝缘子)、减小杆塔接地电阻（例如装填土壤降阻剂、架有伸长的接地体）等，都可以提高线路上的耐雷水平。根据上式算出的耐雷水平I1算出雷电流大于它反击时的概率P1，结合上文中绕击率可推算出最终雷击跳闸率次数(4-23)式中:P1——雷电流大于反击I1出现的概率P2——雷电流大于绕击I2出现的概率Pa——绕击率；g——击杆率;η——建弧率线路性能计算图STYLEREF1\s图STYLEREF1\s45110线路电杆示意图一、平原地区1.杆塔上避雷线平均对地高ℎg2.导线平均对地高度ℎc3.建弧率η=(4.5由于110kV以上线路全都是直接接地的，l1E=则η=(4.5击杆率查图3-1可得：g=1/4计算上面避雷线联系电杆上电线的k0。dkndk式中:避雷线和导线平均对地高已算出,2.3为导线到电杆中间点距离,0.4m为电杆厚。图图STYLEREF1\s46导线和避雷线空间耦合关系Zk查教材表6-1知：110kV单避雷线电晕校正数k1=1.25k=分流系数查表4-2可得：β=0.9杆塔总电感横担对地高度： ℎa查图4-3得知此无拉丝钢制混凝土杆子： L0(t)=0.84塔身的电感： L杆塔总共电感： Lt雷击杆的耐雷水平 I1=雷电流超过I1的概率 lg P1=0.11绕击避雷线耐雷水平I2 I2绕击率110kV电压等级的避雷线垂直线与边线间的夹角α为20°～30°之间，在本设计中取25° lgP Pa=0.0024雷电流超出I2的概率 lgP P避雷线间间距由于在本设计中110kV只有一根避雷线，所以这个间距为b=0综上。雷击跳闸率为n=0.28=0.28∗=0.439二、山区1.在山区中导线、避雷线对地高度；建弧率；击杆率。耦合系数。分流系数。杆塔总的电感；雷电流超过I2ℎη=0.743k=0.142β=0.9LP2.在山区中由于山体陡峭，击杆率;电杆的接地电阻有所提升g=R3.由于在崇山峻岭之中极易被雷击，而线路的保护角越小越对线路保护可靠，在之前平原时我们设计α为25º，所以将在山区时的保护角减小到20º。这时线路的绕击率也会相应变化。 lgPP4.雷击杆塔时时的耐雷水平I1 I1=5.山区中雷电流超过耐雷水平I1事件的发生可能性。lgP则雷击跳闸率nn=0.28n=0.28∗220kv线路具体计算一、平原地区220kV线路所在平原地方的接地电阻Ri1.两根避雷线间距离图STYLEREF1\s图STYLEREF1\s47220kv线路铁塔示意图2.避雷线平均对地高ℎg3.导线平均对地高ℎc4.建弧率由于220kV线路系统是直接接地状态，电压有效值为 E=U η=(4.55.击杆率由图4-1：g=1图图STYLEREF1\s48两避雷线间位置关系（a）避雷线1与2之间两线距离： d12=11.6m线径： rk=5.2×10-3md1导线自波阻抗：Zkk导线互波阻抗：Z几何耦合系数： K12（b）避雷线2与导线3两者之间。在水平方向上避雷线与导线距离为1.7md23=1.d2导线自波阻抗： Zkk导线互波阻抗： Z几何耦合系数： K23（c）导线3与避雷线1两者之间 d13= d1图图STYLEREF1\s49导线3与避雷线位置关系Zkk导线互波阻抗：Z几何耦合系数：K13K由教材中式6-51同理可知：k1,2-3类同于k1,2-5查教材表6-1知：110kV单避雷线电晕校正数k1=1.25NOTEREF_Ref101450170\h[7] k=7.分流系数β查图4-2知：β=0.888.杆塔总电感横担对地高度： ℎa查图4-3得知此为铁塔： L0(t)=0.5μH/m塔身的电感： L杆塔总共电感： Lt9.雷击铁塔时的耐雷水平I1 I1=U50%10.雷电流超过I1的概率 lgP P111.绕击时220kV线路的耐雷水平I2 I212.雷击时雷电流超过I2的概率 lgP P13．绕击率根据铁塔所给几何关系求出保护角：避雷线与导线在水平面距离1.7m，在垂直面距离3.5+2.2m α= lgP P则雷击跳闸率为 n=0.28(b+4ℎ)η(gP1二、山区1.在山区中导线、避雷线对地高度；建弧率；击杆率；线间距。耦合系数。分流系数。杆塔总的电感；雷电流比I2ℎℎη=0.80k=0.2925β=0.88b=11.6mLP2.在山区中由于山体陡峭，击杆率;电杆的接地电阻有所提升g=R3.