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1、基于PSCADEMTDC輸電線路繞擊耐雷水平仿真研究（廣州電力設(shè)計院廣東廣州510610）摘要：如何減少輸電線路的雷害事故是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的一項重要課題,介紹了輸電線路繞擊耐雷水平的計算方法并分析比較其優(yōu)缺點，采用電氣幾何模型中的暴露距離法對輸電線路進行屏蔽計算，結(jié)果顯示隨著雷電流的增加，暴露弧段越小，當增加到一定程度時，導(dǎo)線完全被屏蔽，不發(fā)生繞擊，表明幅值小的雷電流容易出現(xiàn)繞擊。利用PSCAD/EMTDC軟件搭建220kV單回輸電線路模型、雷電流模型及絕緣子串閃絡(luò)模型，進行繞擊耐雷性能分析，仿真結(jié)果同樣表明,幅值較小的雷電流比
2、較容易引起線路繞擊跳閘，通過改變線路的接地電阻，接地電阻阻值大小對繞擊跳閘率的影響不大。改變地面傾斜角從0º增加到30º,繞擊跳閘率從0次/100km/a增加到0.6342次/100km/a,繞擊跳閘率隨著地面傾斜角的增大而增大，當傾斜角很小時對繞擊跳閘率的影響不大，當?shù)孛鎯A斜角較大時，影響越明顯。關(guān)鍵詞：220kV輸電線路；繞擊耐雷水平；雷電流；電氣幾何模型；PSCAD/EMTDC0引言從國內(nèi)外高壓、超高壓輸電線路多年的實際運行情況表明，雷擊是造成線路跳閘停電事故的主要原因[1-4],其中，各國數(shù)十年的雷擊跳閘情
3、況表明，220kV及以上線路雷擊跳閘主要是由繞擊引起的，對于國內(nèi)500kV及以下電壓等級輸電線路，雷擊跳閘事故占總跳閘事故的50%,而對于特高壓輸電線路，這一比例提高到了75%~90%,繞擊防護成為線路防雷保護的主要工作。因此，準確的計算和評價輸電線路的繞擊耐雷水平和繞擊跳閘率對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行、提高供電可靠性，顯得尤為重要。木文以220kV單回輸電線路為研究對象分析輸電線路的繞擊耐雷水平,利用PSCAD/EMTDC仿真軟件構(gòu)建繞擊耐雷性能數(shù)值仿真模型，通過所建立的繞擊模型進行理論分析與仿真計算，得出220kV單回輸電線路的繞擊
4、雷電性能，并分析其影響因素。主要工作包含：(1)通過電氣幾何模型法進行220kV單冋輸電線的繞擊率、最大繞擊電流、雷電流幅值概率密度函數(shù)和地閃密度Ng計算；(2)分析輸電線路繞擊耐雷水平的計算方法，針對數(shù)值計算方法開展繞擊雷電流、桿塔模型、線路模型和絕緣子閃絡(luò)判據(jù)等模型的研究；(3)針對220RV單冋輸電線路，仿真分析其繞擊耐雷水平，并分析其影響因素及計算繞擊跳閘率。1輸電線路繞擊分析方法1.1電氣幾何模型法本文采用暴露距離法對輸電線路進行屏蔽保護計算，如圖1所示，通過暴靂距離這一物理量來描述線路屏蔽失效的現(xiàn)象。雷電先導(dǎo)定位位置為曲線
5、CiBiAiDi,弧段CiBi和BiAi分別是以避雷線和導(dǎo)線為圓心，以導(dǎo)線擊距ri為半徑的弧線，AiDi為平行于地面、高度為地面擊距rgi的直線?；《蜝iAi為輸電線路的暴露弧段，定位于BiAi上的落雷將擊中導(dǎo)線，De是導(dǎo)線的暴露距離，為Ai、Bi兩點的水平距離。用暴露距離來描述屏蔽失效，是假設(shè)雷電先導(dǎo)通道均是垂直于地面向下發(fā)展，忽略了先導(dǎo)發(fā)展的隨機性，根據(jù)暴露距離的概念，當雷電先導(dǎo)落入暴露距離范圍內(nèi)，導(dǎo)線將被擊中，如果先導(dǎo)落入其他范圍，導(dǎo)線將會被有效的屏蔽。隨著雷電流的增加，暴露弧段越來越小，當增大到一定程度時，Ai和Bi重合，暴露
6、弧為零，如圖所示，對應(yīng)于曲線Cm(Bm)AmDm的雷電流為可發(fā)生繞擊的最大雷電流Imax,對應(yīng)的擊距為最大擊距，此時導(dǎo)線被完全屏蔽，不發(fā)生繞擊。記發(fā)生繞擊的最小雷電流、發(fā)生繞擊跳閘的臨界雷電流、發(fā)生繞擊的最大雷電流。繞擊率公式：發(fā)生繞擊的最小雷電流一般為2?3kA,發(fā)生繞擊跳閘的臨界雷電流一般取輸電線路的繞擊耐雷水平，最大雷電流Im由線路的最大擊距來決定，即導(dǎo)線被完全屏蔽吋最大擊距對應(yīng)的雷電流幅值。由表4可看出，在桿塔高度和保護角相同的情況下，繞擊跳閘率隨地面傾斜角的增大而增大。在地面傾角為20º時比地面傾角為0º
7、（平地）時的繞擊跳閘率增大了5.28%；地面傾角為30º比地面傾角為20º時增大了58.14%,由此可見，當傾角較小時，地面傾斜角對繞擊跳閘率影響不明顯；當?shù)孛鎯A角較人，影響增人，也說山區(qū)線路的繞擊跳閘率比平原線路的高。4總結(jié)本論以220kV單冋輸電線路為研究對象，利用PSCAD仿真軟件構(gòu)建了七基桿塔的輸電線路繞擊仿真模型，通過模擬雷電產(chǎn)生過電壓波在輸電線路中的傳播過程，分析了雷電繞擊導(dǎo)線，絕緣子串兩端雷電過電壓的特征，以電氣幾何模型的暴露距離計算方法為例對擊距、最大繞擊電流進行了計算。通過暴露距離法計算結(jié)果可知，
8、雷電繞擊導(dǎo)線的概率會隨著隨著雷電流的增加而減小。仿真結(jié)果表明，雷電流幅值較小時線路容易發(fā)生繞擊；不同電壓相位角，繞擊耐雷水平不同；接地電阻對線路繞擊耐雷水平的影響不明顯，因此可以忽略接地電阻的影響。通過計算得到線路的最人
