[发明专利]一种高海拔山区风电场集电线路雷击跳闸率的估算方法

说明书

本发明公开了一种高海拔山区风电场集电线路雷击跳闸率的估算方法，属于风电场集电线路雷电防护领域。所述方法首先获取风电场集电线路区域内部沿线的地形高度数据，然后采用三维电气几何模型建立风电场集电线路的绕击跳闸率计算模型和的规程法建立集电线路的反击跳闸率计算模型，最后分析高海拔山区风电场集电线路直击雷的跳闸率。本发明在计算集电线路直击雷的绕击跳闸率时，考虑了山区高海拔地形因素以及高海拔环境对绝缘子闪络的影响；此外，通过考虑地形因素下导地线高度差异建立地形对集电线路的反击跳闸率关系，更加准确的计算高风电场集电线路直击雷跳闸率的评估方法。

技术领域

本发明属于风电场集电线路雷电防护领域，具体涉及一种高海拔山区风电场集电线路直击雷跳闸率的估算方法。

背景技术

基于风力发电对风能资源利用的特殊性，山区高海拔风电场常建于高海拔、强风速、高湿度、高土壤电阻率、雷电活动频繁的自然环境中。风电场35kV集电线路作为连接风机和风电场升压站的重要输电通道，保障其安全可靠运行具有至关重要的作用。但据某风电场雷击跳闸故障信息统计报告显示，在两年内该风电场集电线路因雷击故障造成跳闸次数多达20次，给风电场造成了巨大经济损失，并对电网稳定性产生了不良影响。造成山区高海拔风电场集电线路雷击跳闸率较为严重的原因有以下两点：首先由于高海拔山区复杂的地理环境，风电场集电线路采用的杆塔高度达到20-30m，基本接近或高于110kV输电线路，其引雷能力远远大于电网35kV配电网络，然而集电线路绝缘配置水平依然按照35kV线路设计；其次则是山区高海拔风电场雷电活动较平原地区更频繁，发生雷击事故的概率更高。因此，开展高海拔山区风电场集电线路雷击跳闸率计算方法分析研究具有重要工程应用价值。

雷电直击集电线路过电压形式分为反击和绕击两种，所谓反击是指当雷电击中杆塔顶部或避雷线时，使得雷电流通过雷击点的对地电位被大大的抬升，当电位差超过了杆塔绝缘子两端的耐受电压时，便引发绝缘子闪络，发生击穿，导致导线发生接地故障，引起跳闸；所谓绕击指的是有避雷线的线路，雷电绕过避雷线(屏蔽失效)而击中导线，直接在导线上引起过电压，且该过电压超过绝缘子闪络电压，从而引起集电线路发生雷击跳闸。因此，风电场集电线路直击雷跳闸率包括反击闪络率和绕击闪络率两部分。而目前对于风电场集电线路雷击跳闸率计算分析的研究现状有以下两点：

1)目前，大多数关于风电场集电线路雷击跳闸的研究主要集中在雷击故障分析和传统防雷措施优化方面，对雷击跳闸原因多为定性讨论；同时受到高海拔山区风电场特殊的自然和地理环境，对于直击雷跳闸的计算分析多采用传统的公式法进行讨论，未能考虑到高海拔及特殊的地形因素对计算结果带来的影响。

2)建于高海拔山区的风电场集电线路由于地理环境的特殊性，在计算其雷击跳闸率时，如果采用传统的电气几何模型及公式法时，未能考虑到沿线路的地线和海拔影响因素，势必对计算结果产生影响，从而无法准确定量分析集电线路雷击跳闸率。

文献“风电场集电线路杆塔雷击原因和防雷接地优化保护措施”、“风电场防雷接地系统的相关技术”、“.风电场集电线路防雷保护的研究”和专利“一种电力系统雷击闪络风险评估方法”、“一种输电线路区段雷害风险的评估方法及系统”等大多数关于风电场集电线路雷击跳闸的研究集中在雷击故障分析和传统防雷措施优化方面，对雷击跳闸原因分析多为定性讨论；对于直击雷跳闸的计算分析多采用传统的公式法进行讨论，未能考虑到山区风电场高海拔及特殊的地形因素对集电线路雷击跳闸率计算带来的影响。

综上所述，现有技术还存在以下问题：

1、目前，未考虑整条线路的绕击闪络率随地形变化情况。

2、未考虑风电场在实际的高海拔高湿度下得绝缘子闪络电压修正情况。

因此，需要提出一种可考虑地形和海拔因素计算集电线路雷击跳闸率的方法，为风电场集电线路雷电防护及评估提供科学分析手段。

发明内容