[发明专利]一种测量架空输电线路档距两端不等高时雷电绕击率的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种测量输电线路档距两端不等高时雷电绕击率的方法，特别涉及一种架空输电线路档距两端不等高时输电线路绕击概率的计算方法，属于过电压与绝缘配合领域。

背景技术

架空输电线路雷击引起的停电是非计划停电的主要原因。为了评估和设计架空输电线路的防雷击性能，常需要确定输电线路的雷电绕击导线的概率，简称雷电绕击率。目前，测算输电线路雷电绕击率的方法主要有规程法，电气几何模型法，先导法等。其中，规程法认为绕击率与雷电流幅值大小无关，对地形的考虑只用山区和平地来区分；先导法认为雷击是由于下行雷电先导和地面上物体产生的上行先导的相遇而发生的，与雷电流幅值和结构物的高度有关，但计算复杂；基于击距概念的电气几何模型法认为绕击跳闸率与雷电流幅值有关，与被雷击的结构物体有关，计算时通常是将导线平均高度带入电气几何模型法的公式，进行计算。然而，实际的输电线路往往经过山区、丘陵等地形，档距两端导线等高的情况非常少见，所以上述方法虽然对于档距两端导线等高的情况误差较小，但是对于档距两端导线不等高的情况会造成很大误差，很难真正地反映出输电线路的雷电绕击率，从而影响到输电线路复杂地形地段的防雷评估和设计，造成输电线路运行时雷击故障比设计值高，雷击故障占非计划停电的比例高。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量档距两端导线不等高时输电线路雷电绕击率的方法，该方法能提高反应输电线路杆塔位置的真实情况，较好反映输电线路的雷电绕击性能。

本发明实现上述目的的技术原理是利用传统电气几何模型将保护弧和暴露弧沿着档据方向扩展为保护弧面和暴露弧面，在计算其投影面积的基础上得到绕击率，其原理如附图一所示。分别以杆塔处避雷线S和导线C为中心，以避雷线击距r_s、导线击距r_c为半径作弧线相交于B点，再以地面击距r_g作一水平线DE与以C为中心的圆弧相交于D点。离避雷线S距离为b/2(b为两根避雷线的水平距离)处作一垂直于水平面的虚线，此线与以r_s为半径的弧交于A点，同样的方法，在档距内的另一边杆塔作图，相应的交点分别为B′、D′、A′。再在档距中取任一截面，其对应的弧长分别用表示，θ₁表示线段C″D″与水平面的夹角，θ₂表示线段C″B″与水平面的夹角，h_s，h_c分别表示任意截面对应的避雷线和导线高度。如图中所示，称为保护弧面，即雷电先导击中该弧面时，将击中避雷线，导线得以保护；弧面为暴露弧面，即雷电先导击向此弧面时，导线被雷击中，或者说避雷线屏蔽保护失效；若先导头部落入平面，则击中大地。随着雷电流幅值增大，暴露弧面逐渐缩小，当雷电流幅值增大到Imax时缩小为0，即不再发生绕击。

传统电气几何模型估算线路绕击率时，用导线和避雷线平均高度处的数值代入计算，本发明中，根据导地线属于悬链线这一特性，利用悬链线方程计算档据范围内任意截面的导线、避雷线高度。

本发明依据上述技术原理而采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，获取输电线路计算绕击率相关参数，包括输电线路绝缘子闪络电压或者线路电压等级，杆塔结构参数(指避雷线间距，导线悬挂点对地距离，避雷线悬挂点对地距离，导线间距)，杆塔相对位置(指两基杆塔的档距和高差)、导线地线特性(指导地线的单位长度重量)，代表档据(指一个耐张段计算得到的等效档据)及代表档据对应的弧垂。

第二步，利用电气几何模型将暴露弧沿着档据方向扩展为暴露弧面，然后按照下列算式确定输电线路一个档据的暴露弧面的投影面积：