[发明专利]考虑风力发电机屏蔽作用的集电线路绕击闪络率计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑风力发电机屏蔽作用的集电线路绕击闪络率计算方法，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的相关地形参数和线路参数以及风力发电机的结构数据，然后计算风力发电机的雷击保护半径，根据计算结果判断集电线路是否处于风力发电机的屏蔽范围内，对未被风力发电机屏蔽的集电线路部分采用三维电气几何模型计算绕击闪络率，最后分析高海拔山区风电场集电线路雷电绕击的闪络率。本发明在计算集电线路直击雷的绕击闪络率时，考虑了集电线路所处海拔高度以及风力发电机屏蔽作用的影响，使得风电场集电线路绕击闪络率的计算结果更加准确。

技术领域

本发明属于风电场集电线路雷电防护领域，具体涉及一种考虑风力发电机屏蔽作用的集电线路绕击闪络率计算方法。

背景技术

风电场35kV集电线路是风电场的重要输电通道，当集电线路因故障跳闸时，会造成整条线路上风电机组的停运，对风电场的正常生产以及运行维护都会产生重大的影响。

雷击架空输电线路引起的停运是我国输电线路的主要事故之一。2005-2010年国家电网公司线路雷击跳闸次数逐年增加，各年雷击跳闸次数约占总跳闸次数的40％，因此，对集电线路进行雷电绕击闪络率的计算，加强集电线路雷击保护，具有十分重要的现实意义。

目前，对于风电场集电线路雷电绕击闪络率的计算通常采用规程法或者电气几何模型法。规程法认为雷电绕过避雷线直击导线的概率与线路的参数有关；电气几何模型是将雷电的放电特性与线路的尺寸结构联系起来的几何分析方法，但是风电场集电线路大都架设于风力发电机附近，在遭受雷击过程中，风力发电机对于附近集电线路具有屏蔽作用，以上方法都未考虑风力发电机对集电线路雷电绕击闪络率的影响。

因此，需要提出一种可考虑风力发电机屏蔽作用的集电线路雷电绕击闪络率的计算方法，帮助风电场运维部门提高雷击故障的分析水平，加强集电线路的雷电防护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对我国风电场雷击闪络率相对较高，采用传统的电气几何模型计算绕击闪络率未考虑风力发电机屏蔽作用对集电线路绕击闪络率影响这一现状，从而导致计算结果与实际的历史雷击跳闸次数存在一定偏差的问题。本文在考虑风力发电机对线路屏蔽作用的基础上，并基于杆塔不同位置分别计算集电线路绕击闪络率，完成对集电线路绕击闪络率影响因素的定量分析，并与实际风电场集电线路绕击跳闸故障数据进行对比分析，验证本文提出的绕击闪络率计算分析方法的准确性。

本发明的目的是这样实现的，本发明提出了一种考虑风力发电机屏蔽作用的集电线路绕击闪络率计算方法，包括以下步骤：

步骤1，对风电场集电线路内的杆塔进行编号、进行基本参数的采集和雷电流幅值范围的设定；

设需要估算的任一个风电场集电线路所在的区域为U，在区域U内对杆塔进行编号，设区域U中的任一个杆塔为杆塔T_m，m为区域U内的杆塔按照排列进行编号的顺序号，m为正整数；

采集区域U内的风电场集电线路的基本参数，所述基本参数包括杆塔高度尺寸参数、导线参数、避雷线参数、雷电参数和绝缘子闪络电压参数；

根据已知的观测数据，首先将需要估计的雷电流幅值范围记为雷电流幅值范围A，A＝0～300kA；然后将雷电流幅值范围A等分为n个区间，令每个区间起始处的雷电流幅值作为该区间评估点的雷电流幅值，得到n个区间评估点的雷电流幅值，在n个区间中任取一个区间，并将该区间评估点的雷电流幅值记为雷电流幅值I_j，j＝1，2...n；最后将n个区间评估点的雷电流幅值组成一个雷电流幅值的集合，记为集合I，I＝{I₁，I₂......I_j......I_n}；

步骤2，进行二级区段的设定，并进行导线对地高度和避雷线对地高度的计算；

步骤2.1，进行二级区段的设定；