[发明专利]雷击大地时低压线路绝缘子雷电感应电压计算方法

权利要求书

1.一种雷击大地时低压线路绝缘子雷电感应电压计算方法，雷击地面时，雷电电磁场与暴露其中的架空配电线和金属杆塔耦合，在配电线路和杆塔上均会产生感应电压，绝缘子一端接导线，另外一端接杆塔，其特征在于：该电压计算方法是分别计算绝缘子两端的雷电感应电压，获得两点电位差，即为绝缘子所承受的雷电感应电压；其获得两点电位差需通过以下计算：雷电流通道周围空间电磁场计算、架空配电线雷电感应电压计算、杆塔感应雷电压计算，通过架空配电线雷电感应电压计算减去杆塔感应雷电压计算就可得绝缘子雷电感应电压及合电压计算。

2.根据权利要求1所述的雷击大地时低压线路绝缘子雷电感应电压计算方法，其特征在于：雷电流通道周围空间电磁场计算提出采用微分形式的Maxwell控制方程，结合时域有限差分（FDTD）进行数值求解的计算方法；

计算过程是：

1）确定基底雷电流函数、确定雷电流回击模型；

2）回击雷电流视为垂直于地面放置的天线，具有圆柱对称性，采用二维柱坐标系列写微分形式的Maxwell控制方程：

3）对时间和空间进行网格划分，利用中心差分近似表示微分，得到各个电磁场分量的FDTD迭代方程：

根据安培环路定律，雷电流回击通道上的E_z分量格式如下：

有源区：

无源区：

4）改进Mur吸收边界条件，推导出边界处的FDTD迭代方程：

沿z方向：

沿r方向：

      

式中：为雷电电磁脉冲在空气或地下的传播速度。

3.根据权利要求1所述的雷击大地时低压线路绝缘子雷电感应电压计算方法，其特征在于：架空配电线雷电感应电压计算提出针对多导传输线的Agrawal场-线耦合时域模型，采用FDTD算法求解线路上任意关注点在任意时刻的感应电压；

计算过程是：

1）根据导线型号、架空线路几何结构求解三相电路的等效电气参数；

2）建立多导传输线Agrawal场-线耦合电路模型，其中雷电电磁场对线路的作用以分布电压源形式体现；

3）建立含分布源的多导传输线时域电报方程

                                      

4）设置配电线路始端和终端边界条件，考虑电场垂直分量在线路端部垂直导体上所产生的电压

5）采用FDTD思想对传输线时域电报方程、边界条件进行离散化处理，推导出迭代方程。

6）求解配电线上的雷电感应电压

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4.根据权利要求1所述的雷击大地时低压线路绝缘子雷电感应电压计算方法，其特征在于：杆塔雷电感应电压计算将雷电电场垂直分量沿杆塔积分至绝缘子位置，可得杆塔雷电感应电压；

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5.根据权利要求1所述的雷击大地时低压线路绝缘子雷电感应电压计算方法，其特征在于：绝缘子雷电感应电压及总电压计算在求得绝缘子所在位置的配电线雷电感应电压和杆塔雷电感应电压后，取两端点电位差就可获得绝缘子雷电感应电压：

设相导线的运行电压为，则绝缘子瞬时承受的合电压为：

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