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1、220kV輸電線路直擊模型建立及典型案例分析廣東電網(wǎng)有限責任公司惠州供電局廣東惠州516000摘要：高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的大動脈，在運行過程中易受雷電因素干擾。基于此，木文就某220kV輸電線路的防雷問題進行研宄，通過對輸電線路防雷風險評估中采用電磁暫態(tài)模型和電氣幾何模型分別針對線路桿塔反擊、繞擊進行仿真計算，并開發(fā)C++程序，對輸電線路的各基桿塔進行雷害風險評估及防雷風險等級劃分，并提出有針對性的改造措施。關鍵詞：220kV輸電線路；模擬仿真；建立；風險評仍；措施近年來，隨著社會發(fā)展對用電需求的增加，輸電線路也越來越多。但是輸電線路因其處于高空
2、等戶外環(huán)境，極易遭受雷擊。雷擊作為一種不可預知的自然現(xiàn)象，是威脅高壓輸電線路輸電安全的主要原因之一。為了保障線路運行安全，在電力輸送過程中，進行防雷工作有著十分重要的作用。但在以往的防雷設計中，因線路走廊的雷電活動的特征掌握得不夠，未能全面考慮地形地貌，導致防雷設計過于單一，體現(xiàn)不出差異性，經(jīng)濟性較差。因此，根據(jù)具體情況，區(qū)別對待各基桿塔，進行差異化防雷十分必要。下文就某220kV輸電線路的防雷工作進行探討。1220kV輸電線路綜合防雷模擬仿真建模實際運行經(jīng)驗表明，在不同電壓等級輸電線路雷擊跳閘的主要原因不同。10kV線路主要是反擊；220kV和3
3、30kV線路，繞擊和反擊都是主要原因；500kV及以上超、特高壓線路，繞擊占絕大多數(shù)?，F(xiàn)以220kV輸電線路為研究對象，因此主要針對反擊和繞擊這兩種造成輸電線路雷擊跳閘的原因，利用ATP-EMTP仿真軟件和EMG理論建立理論仿真計算模型，并結(jié)合C++程序開發(fā)，提高運算效率。1.1反擊模型建立ATP-EMTP是一款電力系統(tǒng)工作的應用的主要仿真軟件，用于計算電磁暫態(tài)現(xiàn)象和電機原理的仿真，可有效的模擬計算電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程。利用ATP-EMTP軟件計算輸電線路桿塔的反擊耐雷水平，即通過軟件模擬線路、桿塔的分布參數(shù)，雷電流在線路中的波過程，桿塔的波過程，以
4、及線路工頻電壓和感應過電壓兩個因素。相比于集中電感模型和單一波阻抗模型，克服了其在模擬取值方面考慮因素單一的缺點，考慮了雷電波在桿塔自身中的波過程，ATP-EMTP軟件模擬的桿塔模型的防雷計算更為準確，符合現(xiàn)實。對于不同桿塔型號的桿塔，它總體的計算模型也不同，蘇中最大的變化在于桿塔結(jié)構模型的變化，應用ATP模擬桿塔反擊，以“干”字型桿塔為例來引入桿塔的總體仿真模型，見圖1。圖1桿塔總體仿真計算模型通過不斷改變雷電流模塊輸入的數(shù)值來模擬雷電流擊中桿塔的過程，根據(jù)輸出的電壓波形(見圖2和圖3),來判斷線路是否出現(xiàn)跳閘情況。如圖2所示，為程序輸出的電壓波
5、形結(jié)果，在該圖中Fl、F2、F3處的電壓波形都顯示為正常的波形，說明假設的雷電流值并未引起線路桿塔的跳閘，可提高雷電流的數(shù)值。如圖3所示，F(xiàn)3處波形出現(xiàn)異常的通路現(xiàn)象，說明在假設的雷電流數(shù)值下F3處的絕緣子發(fā)生閃絡，即出現(xiàn)線路跳閘的情況。如此通過不斷改變雷電流數(shù)值，推斷線路雷擊跳閘的臨界雷電流值即輸電線路的反擊耐雷水平。1.2繞擊模型建立電氣幾何模型(electric-geometrymodel,EGM)把雷電對物體的放電過程同輸電線路的結(jié)構尺、r相結(jié)合而創(chuàng)建的幾何分析計算模型，它采用擊距體現(xiàn)導體的引雷能力，避免了規(guī)程法中所提供計算方法具體線路的特
6、點沒奮得到很好地反應的缺點，線路的屏蔽失效原因也得到很好的詮釋，因此選用該模型進行線路繞擊率的計算。其基本原理為：雷電先導在不斷向下發(fā)展的時候，蘇頭部在沒抵達被選擇放電的物體擊穿距離（擊距）的空間范圍不會對地面接地體定位，就不清楚雷電的擊中點，雷電向哪個物體放電取決于雷電先導先到達哪個物體的擊距之內(nèi)。1.2.1模型建立輸電線路雷電繞擊的EGM模型見圖4。式中，1為雷電流幅值（kA）;RC為雷電先導對避雷線及導線的擊距（m）;Rg為雷電先導對地的擊距（m）;h為導線的平均高度（m）。在輸電線路的橫斷面上，將分別以避雷線所在的點和導線所在的點作為圓心，
7、以rsck為半徑作弧線，分別為弧線CkAk、AkBk,且兩條弧線的交點是點Ak。擊距rsck隨著雷電流幅值I的變化而變化，如圖4所示。直線BkDk在距離地面rsgk（對地擊距）且平行于地面作的直線，其與弧AkBk相交于點Bk。雷電先導頭部分別到達弧CkAk、弧AkBk、直線BkDk的范圍內(nèi)，就會分別電擊避雷線、輸電線路導線、大地，也就是對避雷線、輸電線路導線、大地閃絡。1.2.2繞擊跳閘率的計算公式繞擊率的計算有很多種方法，比如利用暴露距離、暴露投影、暴露弧比值都可以。利用國內(nèi)較常用的暴露弧比值進行繞擊率的計算，其計算公式1.2.3基于EMG電氣幾
8、何模型開發(fā)的計算輸電線路繞擊跳閘率的C++軟件利用EMG電氣幾何模型計算輸電線路的繞擊調(diào)整率是非常繁瑣的，在實際的項0運行
