输电线路雷电绕击跳闸率计算方法分析

华北电力大学本科毕业设计（论文）I输电线路雷电绕击跳闸率计算摘要经济的快速发展离不开电力系统的不断扩展和完善，随着电力系统容量的不断扩大，拓扑结构日趋复杂，对输电线路故障的研究和防止成为追求系统安全稳定运行这一目标的重要课题。输电线路的雷击跳闸事故占输电线路事故的60%以上，尤其是在山区的输电线路，由于特殊的地理环境和多变的气候条件导致雷击成为线路故障的主要原因。根据国内外输电线路的运行统计结果，雷电绕击事故是雷击线路故障中的比例最高，也是输电线路跳闸事故的主要原因。因此，开展输电线路雷电绕击跳闸率计算研究，对于制定有效地防雷保护措施，指导我国输电工程线路防雷设计，提高电力系统安全可靠性具有重要的意义。本课题主要研究雷电绕击的机理，输电线路雷电绕击对输电可能产生的影响。在此基础上开展输电线路雷电绕击跳闸率计算方法分析，掌握几种不同计算方法的优缺点以及适用范围，并利用其中的一种计算方法对某一实例进行验证分析。最后为输电线路制定有效地防雷保护措施以及指导我国输电工程线路防雷设计提供理论依据。关键词：输电线路，跳闸率，雷电绕击华北电力大学本科毕业设计（论文）IIAbstractRapideconomicdevelopmentisinseparablefromthecontinuousexpansionandimprovementofthepowersystem,withthegrowingcapacityofthepowersystemandthetopologyincreasinglycomplex,researchingandpreventingfaultsontransmissionlinestopursuesystemsafeandstableoperationbecameanimportantsubjectofthegoal.LightningAccidenttransmissionaccountsthetransmissionlineaccidentsformorethan60%,especiallyinthemountainsoftransmissionlines,duetothespecialgeographicalenvironmentandchangingclimateconditionsthatcauselightningtobecomethemainreasonforthefaultintheline.Accordingtothestatisticalresultsathomeandabroadtoruntransmissionlines,lightningshieldingfailurewasthehighestproportionofLightningstrokefault,whichisalsothemainreasonfortrippingaccidents.Therefore,developingthecalculationresearchoftransmissionlinelightningflashoverrateofshieldingfailureforeffectivelightningprotectionmeasurestoguidethedesignofthetransmissionlinelightningprotectionengineering,improvepowersystemsecurityandreliabilityisofgreatsignificance.Themainsubjectofthisarticleistostudythemechanismoflightningshielding,andtheeffectoflightningshieldingtransmissionlinesontransmission.Onthebasisofittodevelopthetransmissionlinelightningstriketripoutratecalculationmethodanalysis,tograspthescopeoftheadvantagesanddisadvantagesaswellasseveraldifferentcalculationmethods,andtheuseofacalculationmethodinwhichinstancesofaconfirmatoryanalysis.Finally,thedevelopmentofeffectivelightningprotectionmeasures,andguideourengineeringlightningprotectiondesignoftransmissionlinestoprovideatheoreticalbasisforthetransmissionlines.Keywords：transmissionlines,trippingrate,lightningshieldingfai华北电力大学本科毕业设计（论文）目录摘要.............................................................IAbstract..........................................................II第一章绪论.......................................................11.1课题研究的背景和意义.........................................11.2课题研究的国内外现状.........................................21.3本文主要工作................................................3第二章雷电绕击的机理.............................................42.1雷电对输电线路的危害.........................................42.2雷电绕击的机理...............................................42.2.1雷电先导闪击的特性.....................................42.2.2高幅值雷电先导闪击的特性...............................52.2.3低幅值雷电先导闪击的特性...............................8第三章输电线路雷电绕击跳闸率计算方法..............................93.1规程法.......................................................93.2电气几何模型法..............................................103.3先导发展模型法..............................................113.4ATP-EMPT仿真计算方法.......................................14第四章电气几何模型法............................................154.1雷电参数...................................................154.1.1雷暴日与雷暴小时......................................154.1.2地面落雷密度..........................................154.1.3雷电流幅值............................................154.2电气几何模型...............................................164.2.1电气几何模型的构建与分析..............................164.2.2暴露距离计算绕击率....................................194.2.3电气几何模型的改进....................................23第五章案例分析...................................................255.1案例分析一.................................................255.2案例分析二.................................................28第六章总结与展望................................................37参考文献..........................................................38谢辞..............................................................40华北电力大学本科毕业设计（论文）1第一章绪论1.1课题研究的背景和意义随着我国国民经济的快速发展，我国电力系统发展的步伐日益加快，电力系统容量不断增长，网络结构不断扩大，系统发生故障的可能性也日趋增加。总所周知，故障的发生往往导致各种不同严重程度的后果，最终可能导致用户供电的中断。而随着技术的发展和人民生活水平的提高，用户对电网的安全可靠性以及电能质量的要求不断提高，因此提高输电线路的安全性和可靠性，降低输电线路发生故障的可能性是当前电力系统努力追求的目标。输电线路是电力系统的重要组成部分，输电电路的各项性能指标都是衡量电力系统安全可靠运行的主要参数，因此为了持续可靠地给用户输送电量，必须保证输电线路的正常运行，避免故障发生。电力系统的输电线路一般设置在旷野，由于地理位置的特殊性以及自身结构特点使得输电线路容易遭受雷击，而雷击会感应过电压，破坏输电线路的绝缘性能，甚至可能造成较大的短路电流，损坏相应的电气设备，这一系列都很有可能导致跳闸，从而会危及电力系统的安全运行。据大量的数据调查统计，雷击是高电压及超高压输电线路的主要事故之一。2003年国家电网公司跨区电网输电线路发生雷击跳闸故障占输电线路总事故数的45%，2004年占总事故数的34%，即使在2005年，冰雪灾害导致了电力系统大批量的事故，雷击事故仍占到了17%；其中，在110KV-500KV高压输电线路事故统计中，可以发现雷击闪络跳闸占线路总跳闸的35.1%。从这些数据中，很明显可以看到雷击跳闸故障在输电线路各类故障位居前列，而在220KV及超高压输电线路的运行中，雷电绕击是导致线路跳闸最主要的原因，雷电绕击跳闸约占雷击跳闸的60%以上，尤其在山路地区，所占比例更是达到了80%-90%。雷电绕击引起的输电线路的跳闸，不仅影响电力系统的持续供电，无法满足用户用电需求，还有可能导致输电线路上相应的电气设备遭受破坏，增加电力系统维修的工作量和运行费用，而且雷击产生的过电压引起的过电流会输电线路进入发电站，引起电气设备绝缘破坏，进一步扩大了事故的范围，对系统造成的危害不容忽视。雷击主要分为直击雷和感应雷，直击雷是指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几十KA乃至几百KA，雷云所蕴藏的能量在极短的时间（其持续时间通常只有几us到几百us）就释放出来，从瞬间功率来讲，是巨大的，因此其破坏性很强，直击雷直接作用到杆塔或者绕过避雷线直接作用到输电线路上，称为绕华北