輸電線路畢業設計說明書-1000kv輸電線路防雷性能分析-資料下載頁

【導讀】電站侵入波的來源。而隨著電壓等級提高，線路上傳統的避雷線防護作用失效。門單回輸電示范工程中，已將繞擊防護作為線路防雷保護的主要工作。本文首先對反擊耐雷性能理論進行分析。運用規程法計算反擊跳閘率，秒特性的影響，采用擊矩法計算繞擊跳閘率。接著對特高壓輸電系統耐雷性能。及影響因素進行研究，最后給出相關限制措施。同類型線路提供參考。

　　

【正文】 第 頁 20西華大學畢業設計說明書 gFHCgFC ?tan39。39。0 ?? ； chFHDHDg ???39。39。 ； 222 39。39。39。39。 CDCgDg ?? 6）利用式 ， ， 連列一元二次方程，解出 FH ： mFH 61? 10 a n39。39。0 ??? gFHCgFC ? 7）最后由公式 ，得出暴露弧的投影： mCgCgggGD 0 4 . 31 0 5 . 6 639。39。39。39。39。39。 ????? 其余四段的計算方法一樣 ~： ~： ~： ~： ~： 0m 8）落雷次數為 ??iP ： ? ? ? ? ? ? 3 ??????? ????? eecIp biai 其余四段計算方法一致 ~： ~： ~： ~： ~： 統計結果，見表 表 計算統計結果 區間 投影（ m） 落雷次數 ~ ~ ~ ~ ~ 0 9）每雷電日每單位長度線路的繞擊跳閘率 39。2n ： ? ? ? ?39。22 ??????? ?mII iii DGIpIn ?? 換算得到每百公里每年的線路繞擊跳閘率 2n : 第 頁 21西華大學畢業設計說明書 ? ?年百公里次 / ?n 南陽 荊門實例分析 （ 1） 規程法 將南陽 荊門桿塔化簡，見圖 。 圖 桿塔簡化圖 1）由桿塔的幾何結構可得出桿塔的保護角 ? ： ?? rc t a rc t a n ????????? ??????????? ? ??ds hh 2）根據公式 、 可計算出線路繞擊率 ?P ： 對平原來說： %01 ??? ???????? ?????????? ?? ??? shP 對山區來說： % ??? ???????? ?????????? ?? ??? hP 3）根據公式 ，計算繞擊耐雷水平 2I ： kVUuu 2100040003 239。 %50%50 ??????? kAUI %502 ??? 888 2 ??? ?????? ??????? ? IP 4）根據公式 可得繞擊跳閘率 2n ： 第 頁 22西華大學畢業設計說明書 )(89401001000 4 次?????????? ThbN b? 平原： 年）百公里（次 /0 0 3 9 8 3 4 7 0 0 1 2 8 ?????? PPNn ?? 山區： 年）百公里（次 /0 1 4 1 3 4 7 0 0 4 5 ?????? PPNn ?? （ 2） 擊距法 1）根據桿塔所給出的條件，由公式 計算出最大擊距 smr ： mrsm ? 2）已知最大擊距，按公式 計算 出最大雷電流 mI ： kArI smm ??? 3）將發生閃絡的區間的雷電流劃分為 5 段，每一段為 I? ： kAI ???? 因此區間分為： ~； ~； ~； ~； ~ 下面以第一段區間計算為例： 4）根據式 ， 計算出導線擊距的投影： mIr s 1 ????? ?????????92arcsin??srSC ? ? mrCg s o o s39。 ?????? ? 5）根據式 ， ， ， 計算出避雷線擊距的投影： mrDHgg os os ???? ? gFHCgFC ?tan39。39。0 ?? ； chFHDHDg ???39。39。 ； 222 39。39。39。39。 CDCgDg ?? 6）利用式 ， ， 連列一元二次方程，解出 FH ： mFH ? 108mt a n39。39。0 ??? gFHCgFC ? 7）最后由公式 ，得出暴露弧的投影： mCgCgggGD 110710839。39。39。39。39。39。 ????? 其余四段的計算方法一樣，得到結果如下： 第 頁 23西華大學畢業設計說明書 ~： 1m ~： ~： ~： ~： 0m 8）落雷次數為 ??iP ： ? ? ? ? ? ? 3 ??????? ????? eecIp biai 其余四段計算方法一致，結果如下： ~： ~： ~： ~： ~： 統計結果，見表 表 計算統計結果 區間 投影（ m） 落雷次數 ~ 1 ~ ~ ~ ~ 0 9）每雷電日每單位長度線路的繞擊跳閘率 39。2n ： ? ? ? ?39。22 ??????? ?mII iii DGIpIn ?? 換算得到每百公里每年的線路繞擊跳閘率 2n : ? ?年百公里次 / ?n 小結 用規程法和擊距法分別對晉東南 南陽、南陽 荊門進行計算，數據見表 。 表 繞擊跳閘率的計算結果 地區 方法 晉東南 南陽 南陽 荊門 規程法 平原 山區 平原 山區 擊距法 第 頁 24西華大學畢業設計說明書 從表 可知，擊距法計算的數值比規程法計算的數值提高了 90%，更接近于現實的情況。 通過計算過程可知， 晉東南 南陽段與南陽 荊門段線路的情況與這段大致相似，所以要對參數分析時，都只是針對一種桿塔，而且均采用考慮工頻電壓的情況進行分析即可。 第 頁 25西華大學畢業設計說明書 4 1000kV 輸電線路雷擊跳閘率的影響因素 影響繞擊跳閘率的因素分析 地面傾斜角的影響 地面傾斜角的影響，見表 表 地面傾斜角對繞擊跳閘率的影響 （沖擊閃絡電壓 )(%50 KVU ? ，保護角 ?? ? ，桿塔高 度 mhs ? ） 地面傾斜角（ 176。 ） 臨街擊距 ? ?mrsc 最大擊距 ? ?mrsm 繞擊跳閘率 (次 /百公里178。年 ) 0 0 10 0 20 0 30 116 40 50 由上表可以明顯的看出，地面傾斜角小于 30 度時，不會發生繞擊跳閘，因為最大擊距 ? ?mrsm 小于臨界擊距 ? ?mrsc ，不會存在閃絡區域。當地面傾斜角增大時，最大擊距? ?mrsm 也隨之增大，當最大擊距 ? ?mrsm 大于臨界擊距 ? ?mrsc 時，會出現閃絡區域，此時會發生繞擊跳閘，如表 中計算的數據，當地面傾斜角 ??40g? 時，對應的最大擊距 ? ?mrsm為 ，當地面傾斜角增大到 ??50g? 時，最大擊距 ? ?mrsm 也增大為 。 保護角的影響 保護角的影響，見表 表 保護角對繞擊跳閘率的影響 （沖擊閃絡電壓 )(%50 KVU ? ，地面傾斜角 ??40g? ，桿塔高度 mhs ? ） 保護 角（ 176。 ） 臨街擊距 ? ?mrsc 最大擊距 ? ?mrsm 繞擊跳閘率 (次 /百公里178。年 ) 0 0 5 10 由表 可以得到，隨著保護角的增加，繞擊時的最大擊距 ? ?mrsm 將隨之增大，當保護角 ??0? 時，不會發生跳閘，因為最大擊距小于臨界擊距，沒有發生閃絡的區域。 影響輸電線路反擊跳閘率的因素 由于波阻抗的變化影響耐雷水平的變化，而耐雷水平的變化與反擊跳閘率的變化是相反的。所以波阻抗是影響反擊跳閘率的最根本因素之一，而另一個因素就是接地電阻，下 第 頁 26西華大學畢業設計說明書 面對這兩個進行分析。 導線波阻抗的影響 桿塔幾何結構包括桿塔高度，導線高度，保護角。下面將對這三種情況進行分析。 在不同桿塔高度對波阻抗的影響進行分析見表 ；在不同導線高度對波阻抗的影響分析見表 ；在不同保護角對波阻抗的影響分析見表 。 表 不同桿塔高度對波阻抗的影響（晉東南 南陽），保護角為 ? 波阻抗 (? ) 桿塔高度 (m) 11Z 12Z 13Z 23Z 55 60 588 65 70 595 由表 可知，“晉東 南 南陽”段和“南陽 荊門”段的桿塔，桿塔高度對波阻抗影響較大，隨著桿塔高度的增加，避雷線的自波阻抗 11Z 、避雷線之間的互波阻抗 12Z 都將隨之增大，但避雷線與外側導線之間的互波阻抗 13Z 、 23Z 都將隨 之減小。 表 不同導線高度對波阻抗的影響（晉東南 南陽） 波阻抗 (? ) 導線高度 (m) 11Z 12Z 13Z 23Z 30 558 35 558 46 588 40 558 45 558 由表 可知，“晉東南 南陽”段和“南陽 荊門”段的桿塔，導線的高度對避雷線與導線之間的互波阻抗 13Z 、 23Z 影響較大，桿塔都隨著導線高度的增加而增大，避雷線自波阻抗 11Z 和避雷線之間的互波阻抗 12Z 不受導線高度的影響。 表 避雷線橫擔寬度不變，不同保護角對波阻抗的影響（晉東南 南陽） 保護角 (176。 ) 導線線橫擔寬度 (m) 波阻抗 (? ) 11Z 12Z 13Z 23Z 0 588 5 588 588 10 588 15 588 由表 可知，保持避雷線橫擔寬度不變的情況下，桿塔保護角（為正）越大，橫 第 頁 27西華大學畢業設計說明書 擔寬度越大。避雷線和導線之間的波阻抗 13Z 、 23Z 隨保護角的增大而減小，避雷線的自波阻抗 11Z 和避雷線之間的互 波阻抗 12Z 保持不變。 接地電阻的影響 下面分析反擊跳閘率與桿塔接地電阻之間的關系，見表 表 不同接地電阻下的反擊跳閘率（次 /百公里178。年） 接地電阻（ ? ） 耐雷水平（ KA） 晉東南 南陽 平原 山區 5 7 172 10 20 30 由表 分析可知，隨著接地電阻的增大，反擊耐雷水平將減小，“晉東南 南陽”和“南陽 荊門”的反擊跳閘率都隨之減小。 第 頁 28西華大學畢業設計說明書 5 線路的防雷改進措施 防雷分析 繞擊分析 （ 1） 地面傾斜角 對同一桿塔高度，繞擊率會隨地面傾斜角的增大而增大，地形對繞擊跳閘率有較大的影響，對于一般桿塔，平原地區的雷電繞擊率非常低，線路基本都能滿足全屏蔽的條件，但隨著地面傾斜角的改變，丘陵和山區線路會出現較大的繞擊率。本文計算實例的結果表明 ，當桿塔尺寸一定時，地面傾斜角增加 5176。，繞擊率將增大約 倍，而且隨傾斜角增大，能夠對線路發生繞擊的雷電流的幅值也增大較快，也解釋了山區線路容易發生繞擊，且打雷電流容易對山區線路造成繞擊跳閘事故的原因。 （ 2） 保護角的影響 同樣條件下繞擊率隨避雷線保護角的增大而增大，在同一繞擊電流下傾斜