220kv输电线路直击模型建立及典型案例分析.docVIP

精品论文 参考文献 220kV输电线路直击模型建立及典型案例分析 广东电网有限责任公司惠州供电局 广东 惠州 516000 摘要：高压输电线路是电力系统的大动脉，在运行过程中易受雷电因素干扰。基于此，本文就某220kV输电线路的防雷问题进行研究，通过对输电线路防雷风险评估中采用电磁暂态模型和电气几何模型分别针对线路杆塔反击、绕击进行仿真计算，并开发C++程序，对输电线路的各基杆塔进行雷害风险评估及防雷风险等级划分，并提出有针对性的改造措施。 关键词：220kV输电线路；模拟仿真；建立；风险评估；措施 近年来，随着社会发展对用电需求的增加，输电线路也越来越多。但是输电线路因其处于高空等户外环境，极易遭受雷击。雷击作为一种不可预知的自然现象，是威胁高压输电线路输电安全的主要原因之一。为了保障线路运行安全，在电力输送过???中，进行防雷工作有着十分重要的作用。但在以往的防雷设计中，因线路走廊的雷电活动的特征掌握得不够，未能全面考虑地形地貌，导致防雷设计过于单一，体现不出差异性，经济性较差。因此，根据具体情况，区别对待各基杆塔，进行差异化防雷十分必要。下文就某220kV输电线路的防雷工作进行探讨。 1 220kV输电线路综合防雷模拟仿真建模 实际运行经验表明，在不同电压等级输电线路雷击跳闸的主要原因不同。10kV线路主要是反击；220kV和330kV线路，绕击和反击都是主要原因；500kV及以上超、特高压线路，绕击占绝大多数。现以220kV输电线路为研究对象，因此主要针对反击和绕击这两种造成输电线路雷击跳闸的原因，利用ATP-EMTP仿真软件和EMG理论建立理论仿真计算模型，并结合C++程序开发，提高运算效率。 1.1 反击模型建立 ATP-EMTP是一款电力系统工作的应用的主要仿真软件，用于计算电磁暂态现象和电机原理的仿真，可有效的模拟计算电力系统的暂态过程。 利用ATP-EMTP软件计算输电线路杆塔的反击耐雷水平，即通过软件模拟线路、杆塔的分布参数，雷电流在线路中的波过程，杆塔的波过程，以及线路工频电压和感应过电压两个因素。相比于集中电感模型和单一波阻抗模型，克服了其在模拟取值方面考虑因素单一的缺点，考虑了雷电波在杆塔自身中的波过程，ATP-EMTP软件模拟的杆塔模型的防雷计算更为准确，符合现实。 对于不同杆塔型号的杆塔，它总体的计算模型也不同，其中最大的变化在于杆塔结构模型的变化，应用ATP模拟杆塔反击，以“干”字型杆塔为例来引入杆塔的总体仿真模型，见图1。 图1 杆塔总体仿真计算模型 通过不断改变雷电流模块输入的数值来模拟雷电流击中杆塔的过程，根据输出的电压波形（见图2和图3），来判断线路是否出现跳闸情况。如图2所示，为程序输出的电压波形结果，在该图中F1、F2、F3处的电压波形都显示为正常的波形，说明假设的雷电流值并未引起线路杆塔的跳闸，可提高雷电流的数值。如图3所示，F3处波形出现异常的通路现象，说明在假设的雷电流数值下F3处的绝缘子发生闪络，即出现线路跳闸的情况。如此通过不断改变雷电流数值，推断线路雷击跳闸的临界雷电流值即输电线路的反击耐雷水平。 1.2 绕击模型建立 电气几何模型（electric-geometry model，EGM）——把雷电对物体的放电过程同输电线路的结构尺寸相结合而创建的几何分析计算模型，它采用击距体现导体的引雷能力，避免了规程法中所提供计算方法具体线路的特点没有得到很好地反应的缺点，线路的屏蔽失效原因也得到很好的诠释，因此选用该模型进行线路绕击率的计算。 其基本原理为：雷电先导在不断向下发展的时候，其头部在没抵达被选择放电的物体击穿距离（击距）的空间范围不会对地面接地体定位，就不清楚雷电的击中点，雷电向哪个物体放电取决于雷电先导先到达哪个物体的击距之内。 1.2.1 模型建立 输电线路雷电绕击的EGM模型见图4。 式中，I为雷电流幅值（kA）；RC为雷电先导对避雷线及导线的击距（m）；Rg为雷电先导对地的击距（m）；h为导线的平均高度（m）。 在输电线路的横断面上，将分别以避雷线所在的点和导线所在的点作为圆心，以rsck为半径作弧线，分别为弧线CkAk、AkBk，且两条弧线的交点是点Ak。击距rsck随着雷电流幅值I的变化而变化，如图4所示。直线BkDk在距离地面rsgk（对地击距）且平行于地面作的直线，其与弧AkBk相交于点Bk。雷电先导头部分别到达弧CkAk、弧AkBk、直线BkDk