[发明专利]一种35kV及以下配电线路直击雷跳闸率计算方法

权利要求书

1.一种35kV及以下配电线路直击雷跳闸率计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、获取配电线路所在地区雷害状况和线路、杆塔参数，包括落雷密度和回路数、电压等级、导线空间排列情况、塔形、杆塔波阻抗和接地电阻；为后续建模和计算做准备；

步骤二、根据导线空间排列情况，得到每次雷电流击中杆塔顶部与避雷线的概率和直接击中导线的概率；

步骤三、基于线路参数，计算得到雷电流直击导线导致绝缘子双相和三相闪络时的雷电流幅值；

步骤四、通过电磁暂态仿真软件建立特定回路和特定塔形情况下的雷电流反击模型，得到绝缘子双相和三相闪络时的雷电流幅值；

步骤五、根据直击、反击概率和对应的双相闪络、三相闪络的雷电流幅值，计算得出直击跳闸率和反击跳闸率，二者相加，即得总的直击雷跳闸率；

所述雷电流幅值计算公式为：

绝缘子第i相和第j相先后闪络时雷电流幅值计算公式如下：

式中：I_ij为雷电流幅值，单位kA；U_50％为绝缘子50％击穿电压，单位kV；y_j为第j相导线悬挂高度，单位m；k_ij为第i相导线对第j相导线的耦合系数，i，j＝A，B，C，且i≠j；L_gt为杆塔电感，单位μH；R_ch为杆塔冲击接地电阻，单位Ω；f_d为导线垂弧，单位m；

分别求出任意两相先后闪络的雷电流幅值I_ij，取其最小值作为双相闪络的雷电流I_1,2；

绝缘子第i相、第j相和第k相先后闪络时雷电流幅值计算公式如下：

式中：k_ijk为第i、j相导线对第k相导线的耦合系数，i，j，k＝A，B，C，且互不相同；y_k为第k相导线悬挂高度，单位m；

分别求出任意三相先后闪络的雷电流幅值I_ijk，取其最小值作为三相闪络的雷电流I_1,2,3；

当应用于多回路配电线路的计算时，分别求出每一回路的双相闪络和三相闪络雷电流，分别取最小值最为整条线路的双相闪络和三相闪络雷电流；

绝缘子闪络后，形成稳定工频续流的概率也与主网不同，可按下式计算：

式中：η_1,2为绝缘子双相闪络后产生稳定工频续流的概率；U_N为系统标称线电压，单位kV；l_dis为两相闪络时放电路径总长度，单位m。

2.根据权利要求1所述的一种35kV及以下配电线路直击雷跳闸率计算方法，其特征在于，所述雷电流反击模型包括以下模块：

(1)线路模块：在模块中设置导线电阻率、内外半径、横纵坐标、垂弧、线路长度和电压水平；

(2)杆塔模块：利用相关公式计算得到杆塔波阻抗，建立杆塔的单一阻抗模型，模拟现实中不同塔形的空间形态，并精确设定杆塔每段长度；并对杆塔进行接地，接地电阻由试验实测得到；

(3)雷电流模块：采用最接近实际雷电流波形的Heidler雷电流模型，波前时间1.2μs，波尾时间50μs，模块中可设定任一雷电流幅值，并并联一个接地的恒定电阻；

(4)绝缘子闪络模块：利用试验所得到的绝缘子伏秒特性曲线进行函数拟合，或者直接已知伏秒特性函数，在TACS元件中进行模拟；同时测得发生雷击时绝缘子两端的电压值，利用相交法，当绝缘子两端的实际伏秒曲线与绝缘子的伏秒特性曲线发生相交时，绝缘子即发生闪络；

通过仿真计算，得到绝缘子两相闪络的雷电流幅值I′_1,2和绝缘子三相闪络的雷电流幅值I′_1,2,3。

3.根据权利要求1所述的一种35kV及以下配电线路直击雷跳闸率计算方法，其特征在于，所述总的直击雷跳闸率计算方法如下：

我国一般地区雷电流幅值超过I的概率可按下式求得：

少雷地区雷电流幅值超过I的概率可按下式求得：

通过上式可以分别求得在雷电流直击导线时，导致绝缘子双相闪络和三相闪络的雷电流幅值概率P_1,2和P_1,2,3，以及雷电流击中杆塔和避雷线时，绝缘子双相闪络和三相闪络的雷电流幅值概率P′_1,2和P′_1,2,3；

雷电流直击导线导致的直击跳闸率可按下式计算：

n₁＝N·p₁·[(P_1，2-P_1，2，3)+P_1，2，3(2-η_1，2)]·η_1，2

雷击杆塔和避雷线导致的反击跳闸率可按下式计算：

n₂＝N·p₂·[(P′_1，2-P′_1，2，3)+P′_1，2，3(2-η_1，2)]·η_1，2

式中：n₁为直击跳闸率，单位为次/100km·a；n₂为反击跳闸率，单位为次/100km·a；N为落雷概率，单位为次/100km·a；p₁为雷击导线的概率；p₂为雷击杆塔和避雷线的概率；P_1,2为雷击导线时导致绝缘子双相闪络概率；P_1,2,3为雷击导线时导致绝缘子三相闪络概率；P`<sub>1,2</sub>为雷击杆塔、绝缘子时导致绝缘子双相闪络概率；P`_1,2,3为雷击杆塔、绝缘子时导致绝缘子三相闪络概率；η_1,2为绝缘子双相闪络后产生稳定工频续流的概率，即建弧率；

落雷概率N按下式计算：

N＝0.1γT(b+10h_gt)

式中：γ为地面落雷密度，单位为次/km²·a；T为雷电日数，计算时取40；h_gt为杆塔高度，单位m；b为避雷线间的距离，单位m，无避雷线时取0，单避雷线时取避雷线到杆塔中心线之间的垂直距离；

总的雷击跳闸率计算公式为：n＝n₁+n₂。