一种分析同塔双回线路上相导线绕击及绕击跳闸率的方法技术

本发明专利技术公开了一种分析同塔双回线路上相导线绕击及绕击跳闸率的方法，通过改进传统电气几何模型，结合杆塔塔形、导线挂点位置、地面倾斜角等对导线绕击率进行分析，并推导出同塔双回架空输电线路上相导线绕击率的计算方法，有利于后期有效应对和预防此类雷击问题。

【技术实现步骤摘要】
一种分析同塔双回线路上相导线绕击及绕击跳闹率的方法
本专利技术涉及电力
，特别涉及一种分析雷击同塔双回架空线路上相导线绕击率的方法。
技术介绍
随着我国国民经济的发展，土地资源越发珍贵，同塔双回架空输电线路可有效节约土地资源，增加单位走廊面积输电容量，减少投资，在电力系统得到越来越多的应用。由于同塔双回线路杆塔高度比单回架设输电线路要高，更容易遭受雷击，发生双回同跳的概率增大，影响系统的运行可靠性，运行中希望尽量较少雷击闪络的概率，电力单位投入大量人力、物力、财力开展差异化防雷治理工作，需要对线路的整体防雷性能进行分析。 现有技术中，用于评价线路绕击耐雷水平的常用计算方法有:规程法、先导模型法和电气几何模型法；规程法由于颁布时间较早，推荐的计算方法针对单回架设线路，不适合同塔双回架空输电线路；先导模型法有其先进性和发展前景，但目前尚不成熟；电气几何模型法将放电特性与线路的结构相联系，与其他因素无关，较为准确；但是目前电气几何模型缺乏对地形、同塔架设线路杆塔的分析研究。 对于500kV同塔双回线路主力塔形多采用0°或负保护角，上相处在避雷线与中相导线之间，按照传统电气几何模型，该相导线应具有良好的屏蔽效果而不发生绕击，在实际运行中却时有发生雷电绕击上相导线的事故发生。以安徽省为例，500kV同塔双回线路自运行以来，发生四起雷电绕击上山坡侧上相导线的问题。一直以来，相关线路雷击原理不能有效分析、计算该问题相关的绕击率，亦无法指导线路设计以避免此类问题的一再出现。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本专利技术公开了，其特征在于: 对于同塔双回架空输电线路杆塔，根据其结构对称性，选择杆塔一侧线路分析，设避雷线、上相导线、中相导线所在位置分别为A、O、B ;假设雷电流幅值为Is，雷电流Is确定的击距为rs，以rs为半径，分别以A、O、B为圆心作圆弧，以A、B为圆心的圆弧交于Ci, Ci的轨迹为AB连接线的垂直平分线；以A、O为圆心的圆弧交于Ai,交避雷线对地延长线于A0i’以0、B为圆心的圆弧交于Bi,交中相导线对地延长线与Bc^Ai和Bi之间的弧面即为上相导线的绕击暴露弧面；若先导头部进入AiBi弧面，雷电将击中上相导线，即避雷线、中相导线的屏蔽保护失效而发生了绕击；若先导头部进入BiBtli弧面，雷电将击中中相导线;若先导头部进入AiAtli弧面，雷电将击中避雷线； 当雷电先导放电是均匀分布垂直地从高空向地面发展时，幅值为I的雷电流击于保护弧AtlApBtlBi和暴露弧AiBi,其概率可以通过几何法进行计算: 在χ-y平面上，取上相导线位置为坐标原点0(0，O)，避雷线为A (d，Ii1)，中相导线为B(d，h2)，Ill为避雷线与上相导线高度差，h2为中相导线与上相导线的高度差，d为避雷线和中相导线分别距离坐标原点的水平距离； 幅值为I的雷电流绕击于保护弧AtlAi对应角度为(- Θ 绕击于保护弧BtlBi对应角度为O-02)，绕击于暴露弧AiBi对应角度为δ = J1- Θ厂θ 2-α「α 2，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分析同塔双回线路上相导线绕击及绕击跳闸率的方法，其特征在于：对于同塔双回架空输电线路杆塔，根据其结构对称性，选择杆塔一侧线路分析，设避雷线、上相导线、中相导线所在位置分别为A、O、B；假设雷电流幅值为Is，雷电流Is确定的击距为rs，以rs为半径，分别以A、O、B为圆心作圆弧，以A、B为圆心的圆弧交于Ci，Ci的轨迹为AB连接线的垂直平分线；以A、O为圆心的圆弧交于Ai，交避雷线对地延长线于A0i，以O、B为圆心的圆弧交于Bi，交中相导线对地延长线与B0i，Ai和Bi之间的弧面即为上相导线的绕击暴露弧面；若先导头部进入AiBi弧面，雷电将击中上相导线，即避雷线、中相导线的屏蔽保护失效而发生了绕击；若先导头部进入BiB0i弧面，雷电将击中中相导线；若先导头部进入AiA0i弧面，雷电将击中避雷线；当雷电先导放电是均匀分布垂直地从高空向地面发展时，幅值为I的雷电流击于保护弧A0Ai、B0Bi和暴露弧AiBi，其概率可以通过几何法进行计算：在x‑y平面上，取上相导线位置为坐标原点O(0，0)，避雷线为A(d，h1)，中相导线为B(d，h2)，h1为避雷线与上相导线高度差，h2为中相导线与上相导线的高度差，d为避雷线和中相导线分别距离坐标原点的水平距离；幅值为I的雷电流绕击于保护弧A0Ai对应角度为(π‑θ1)，绕击于保护弧B0Bi对应角度为(π‑θ2)，绕击于暴露弧AiBi对应角度为δ＝π‑θ1‑θ2‑α1‑α2，其中α1=arcth(d2+h12/r),α2=arcth(d2+h22/r);]]>θ1为直线AiA与A点对地延长线的夹角，θ2为直线BiB与B点对地延长线的夹角，α1为直线OA与避雷线挂点位置对地延长线的夹角，α2为直线OB与避雷线挂点位置对地延长线的夹角；上述r为雷电流为I时的击距，则雷电流为I时，上相导线的绕击率P′(I)为：P′(I)=π-θ1-θ2-α1-α22π-(θ1-α1)-(θ2-α2)---(1)]]>随着雷电流的增大，击距r增大，上相导线被避雷线、下导线或地面完全屏蔽，即以避雷线和上相导线、中相导线为圆心圆弧交与一点，据此推算出该点为以避雷线、上相导线、下导线组成三角形的外接圆圆心，对应的击距rsmax为上相导线发生绕击的最大击距，用几何分析法来确定最大击距的表达式：rsmax=|OA||OB||AB|4SVOAB---(2)]]>其中SVOAB为三角形OAB的面积；利用上述击距rsmax，进一步根据IEEE推荐的击距公式(3)，反推雷电流Imax，超过Imax的雷电流则表示将不再发生绕击：其中：h线路为线路杆塔的高度；反推获得Imax后，上相导线绕击跳闸率P则由下式积分得出：P=∫I0Im axP′(I).DC(I)dI---(4)]]>其中：I0为发生闪络的临界雷电流；Imax为上相导线发生绕击的最大击距所对应的的雷电流，当Imax＜I0时，上相导线绕击率为0；Dc(I)为雷电流幅值概率密度分布，其值通过如下方式获得：根据已有的雷电定位系统所记录的历年雷击数据，采用如下式：PI=1/(1+(Ia)b)---(5)]]>来拟合平均年雷电流幅值累积概率PI，并取Dc(I)＝PI，，其中：所述标准式中a、b均通过上述雷电定位系统的历年数据得出。...

【技术特征摘要】
1.一种分析同塔双回线路上相导线绕击及绕击跳闸率的方法，其特征在于: 对于同塔双回架空输电线路杆塔，根据其结构对称性，选择杆塔一侧线路分析，设避雷线、上相导线、中相导线所在位置分别为A、O、B ;假设雷电流幅值为Is，雷电流Is确定的击距为rs，以rs为半径，分别以A、O、B为圆心作圆弧，以A、B为圆心的圆弧交于Ci, Ci的轨迹为AB连接线的垂直平分线；以A、0为圆心的圆弧交于Ai,交避雷线对地延长线于Atli,以O、B为圆心的圆弧交于Bi,交中相导线对地延长线与Btli, Ai和Bi之间的弧面即为上相导线的绕击暴露弧面；若先导头部进入AiBi弧面，雷电将击中上相导线，即避雷线、中相导线的屏蔽保护失效而发生了绕击；若先导头部进入BiBtli弧面，雷电将击中中相导线；若先导头部进入AiAtli弧面，雷电将击中避雷线； 当雷电先导放电是均匀分布垂直地从高空向地面发展时，幅值为I的雷电流击于保护弧AciAp B0Bi和暴露弧AiBi,其概率可以通过几何法进行计算: 在χ-y平面上，取上相导线位置为坐标原点0(0，0)，避雷线为A(d，hD，中相导线为B (d，h2)，Ill为避雷线与上相导线高度差，h2为中相导线与上相导线的高度差，d为避雷线和中相导线分别距离坐标原点的水平距离； 幅值为I的雷电流绕击于保护弧AtlAi对应角度为(-Q1),绕击于保护弧BtlBi对应角度为0-θ2)，绕击于暴露弧AiBi对应角度为δ =，其中a, - aiTth(-sjd +hy Ir)，a2 = arcth{sjd; +/?/ Ir) ； θ !为直线 AiA 与 A 点对地延长线的夹角，θ2为直线BiB与B 点对地延长线的夹角，a i为直线OA与避雷线挂点位置对地延长线的夹角，α 2为直线OB与避雷线挂点位置对地延长线的夹角； 上述r为雷电流为I时的击距，则雷电流为I时，上相导线的绕击率P (I)为: π~^ι ~α\ ~αι⑴ 2π-(θι-α?)-(θ,-α2) 随着雷电流的增大，击距r增大，上相导线被避雷线、下导线或地面完全屏蔽，即以避雷线和上相导线、中相导线为圆心圆弧交与一点，据此推算出该点为以避雷线、上相导线、下导线组成三角形的外接圆圆心，对应的击距rsmax为上相导线发生绕击的最大击距，用几何分析法来确定最大击距的表达式: JOApB^AB\λ.maxλ q, ^ ^ VOAB(2) 其中S_为三角形OAB的面积； 利用上述击距rsmax，进一步根据IEEE推荐的击距公式(3)，反推雷电流1_，超过Imax的雷电流则表示将不再发生绕击: P.6 + 1.71η(43 -/?线?各)]* 10'65 /?路<40mr, ^3」—(3) [5.5*10'65hmi > 40m 其中:为线路杆塔的闻度； 反推获得Imax后，上相导线绕击跳闸率P则由下式积分得出:其中: Itl为发生闪络的临界雷电流； Ifflax为上相导线发生绕击的最大击距所对应的的雷电流，当Imax < 10时，上相导线绕击率为O ; Dc(I)为雷电流幅值概率密度分布，其值通过如下方式获得: ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，程登峰，王庆军，张名祥，叶剑涛，夏令至，郑世玲，傅中，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网安徽省电力公司电力科学研究院，中国能源建设集团安徽省电力设计院，
类型：发明
国别省市：北京;11