大跨越高杆塔架空输电线路雷电性能评估方法研究.pdf

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1、中国电机工程学会高电压专委会学术年会论文集大跨越高杆塔架空输电线路雷电性能评估方法研究赵斌财，周浩，张晓(浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市310027)摘要：大跨越架空输电线路杆塔高、档距大，比常规路径线路更易遭受雷害。为准确评估大跨越高杆塔线路的防雷性能，以更好的指导其防雷设计，在对比分析已有计算方法的基础上，提出适用于大跨越线路的雷电性能评估计算方法。研究表明，规程法不适用于大跨越线路的防雷计算；建议使用改进的电气几何模型(EGM)计算绕击跳闸率，计算过程应对大跨越线路段作分段计算，且风偏的影响也应加以考虑；建议使用电磁暂态程

2、序(酬TP)计算反击耐雷水平，杆塔采用改进分段无损传输线模型等效，且塔身分段应足够多，另还应注意上行雷的影响与雷击点的选择问题。最后，以大猫山特大跨越为例，使用推荐的计算方法分析其耐雷性能，并提出实用有效的大跨越防雷措施。关键词：大跨越；高杆塔：雷电性能；计算方法；EGM；EMTP1．前言随国民经济的迅速发展和电网规模的不断扩大，输电线路经过复杂地形不可避免，跨越江河、海峡及山谷等大跨越高杆塔线路段不断出现。由于杆塔高度高、跨越档距大，与常规路径架空线路相比，大跨越线路遭受雷击的概率增大。同时，导、地线平均高度及其间距的增加导致避雷

3、线和大地的屏蔽保护作用变差，绕击率增大；塔高和档距增加导致反击耐雷水平降低，特别是对于大跨越同塔双回线路，更易导致两回线路同时闪络跳闸。因此，必须妥善设计大跨越线路段的防雷措施，以避免其成为整个输电线路防雷的薄弱环节。对于大跨越高杆塔线路的防雷设计，一般采用电力行业标准DL／T620．1997¨1(规程)的相关规定：大跨越档的绝缘水平不应低于同一线路的其他杆塔，对于全高>40m且有避雷线的杆塔，每增高10m应增加一片结构高度为146mm的绝缘子；避雷线对边导线的保护角不宜>15。；接地电阻不应大于一般线路的50％，当土壤电阻率>20

4、00flan时，也不宜>20D。但实际运行经验表明，按规程要求设计的部分大跨越线路雷击跳闸率偏高。例如，220kV谏泰线跨长江段旧1、500kV梧罗二线西江大跨越和北江大跨越段瞄1等都曾发生多次雷击跳闸事故。另值得注意的是，规程相关规定一般仅适用于塔高≤100m、电压等级<。500kV的情况。而目前，部分大跨越线路的相应参数已远超该范围，规程防雷要求及计算方法已不再适用。因此，大跨越线路的防雷设计不应完全依赖规程，而宜结合运行经验，并通过雷电过电压的计算加以确定。由于缺少精确理论分析和模型试验数据，大跨越高杆塔工程的防雷保护尚无成熟

5、、权威的计算方法可供参考H吲。其中，大跨越线路档距大的特点决定了绕击计算宜分段处理，且应考虑风偏影响；杆塔高的特点导致杆塔模型、受雷宽度和击杆率等的计算方法与常规线路差别较大，且上行雷影响和雷击档距中央等也应加以考虑。本文在参考国内外相关文献的基础上，对比分析已有计算方法，提出适用于大跨越高杆塔线路的绕、反击计算方法。最后，以定海一甬东220kV双回输电线路工程的大猫山特大跨越(国内杆塔最高、跨距最大的大跨越工程)为例，使用本文推荐方法评估其耐雷性能，计算方法和结果可供大跨越线路设计参考。2．绕击计算方法2．1计算方法用于计算线路绕

6、击跳闸率的方法包括规程法、电气几何模型(EGM)、先导发展模型(LPM)等。——624——过电压与绝缘配合规程法(DL厅620．1997Ⅲ)为统计经验法，是根据电压等级≤220kV的单回线路运行经验拟合得出，仅适用于避雷线保护角在l50"400和塔高、<50m的情况。大跨越线路的相应计算参数已远超出规程法的适用范围。LPM建立在长间隙放电与雷击物理过程研究的基础上，考虑了雷电下行先导的发展过程、线路上行先导的产生以及其它因素的影响，具有一定的先进性Ⅲ。但由于对雷电物理过程认识的局限性，部分重要判据和计算参数的取值争议较大(如上行先导

7、的起始判据)，使得各研究机构的LPM计算结果相差较大。因此，LPM尚需进一步的理论试验研究，并且在未得到线路运行经验验证的前提下，不宜直接用于大跨越线路的防雷计算。EGM将雷电的放电特性与线路的结构尺寸联系起来，是一个以现场观测数据为基础的几何分析与计算模型。EGM以击距理论为基础，考虑了雷电流幅值以及线路结构对绕击率的影响，并且计算结果与实际运行经验基本相符。美欧及日本等许多国家均使用EGM分析线路绕击，IEC、IEEE等国际组织旧‘91也推荐使用该方法。因此，本文建议使用改进的EGM计算大跨越线路绕击耐雷性能。图l为雷电河(相应

8、击距rs)对应的EGM示意图。其中，S为避雷线，W为导线，七为击距系数，凤为避雷线保护角，缈为先导入射角。当雷电下行先导进入屏蔽弧面OB，雷电将击向避雷线；当先导进入暴露弧面OA，雷电将绕击导线；而离线路稍远处的先导直击于地面。改进E