感应过电压对反击耐雷水平影响研究

感应过电压对反击耐雷水平影响研究

摘要由于雷击输电线路杆塔时，会在导线上产生比较高的过电压，因此，在输电线路反击耐雷水平的仿真计算中，需要考虑感应电压的影响。本文认为采用和雷电流波形相同的感应电压波形，可以简化波过程中计算的复杂程度，并能得到理想的计算结果。本文在ATP程序中采用了波阻抗模型对输电线路及其杆塔建模，计算并分析了不同感应电压幅值计算方法对反击计算的影响。

关键词雷击；感应过电压；波阻抗模型；ATP；反击

前言

近年来，随着我国交流高压电网的电压等级的不断升高，国标规程中的感应过电压的计算公式在交流高电压等级输电时，已不能正确反映实际感应过电压情况，需研究符合实际情况的感应过电压的方法，以作为防雷计算和防雷设计的依据。在一些工程设计中认为线路防雷不用考虑雷电感应过电压，但是随着我国输电线路的增多和雷电观测数据的丰富，输电线路设计也越来越重视感应过电压带来的影响。

目前设计大多采用分布式参数来表示杆塔和线路，对雷击杆塔或线路传播特性的建模则是采用波在输电线路中的传播速度和波阻抗来模拟。

1 感应过电压的产生

交流高压输电遇到雷电天气时，大地与云层呈现正负电荷分布。当发生地闪时，由于电磁感应作用，输电线路上将产生感应电压[1]。雷电流的主放电阶段开始之前，负极性的雷电流沿着先导通道从云层向大地运动，此时，交流输电线路受到静电感应的影响，线路电场强度Ex分布，导线中电子向着先导通道两端流动，经交流输电线路的对地电导和变压器中性点流入大地，而先导通道中则形成了束缚电荷。

雷电流的主放电阶段，交流输电线路上将产生很高的感应过电压，感应过电压主要由静电分量和感应电磁分量两部分组成。在雷电的主放电阶段，先导通道上的束缚电荷被释放，并向着输电线路两端方向流动，这部分属于感应过电压的静电分量。与此同时，强大的雷电流将会在周围的空间产生很强大的磁场，由于电磁感应的作用，交流输电线路上也会感应出很高的过电压，这部分属于感应过电压的电磁分量。大多数情况下认为放电通道与交流输电线路垂直，此种情况下，电磁分量部分占比为静电分量的五分之一。

2 感应过电压的计算

3.2 计算结果及对比

在VC中编写程序，反复调用ATP并修改雷电流幅值，得到输电线路不同电压相位情况下的临界反击电压，即耐雷水平，通过耐雷水平可求出输电线路反击跳闸率。

电压相位为0°时采用不同感应电压计算式时绝缘子串两端过电压波形。其中，红线为感应电压波形，蓝色线为叠加了感应电压的绝缘子串两端电压，黑色虚线为绝缘子串伏秒特性。并显示了击穿时刻及其过电压幅值[4]。

4 结束语

本文分析了感应电压原理及其计算方法，并建立了三峡电站500kV交流出线线路仿真计算模型，采用波阻抗法，准确模拟雷电波在输电线路及杆塔上的传输过程，同时考虑到了折反射的影响。仿真计算雷击塔顶时各节点电压变化，确定500kV 同杆双回交流输电线路的反击耐雷水平。本文采用ATP建模和仿真计算，经分析得出：雷电直击塔顶时会在导线上形成比较高的感应电压，因此，在计算反击耐雷水平過程中不考虑此电压是不合适的。我国国内规程计算直击塔顶时感应过电压的结果偏大，与实际雷击统计数据不符。

参考文献

[1] 林福昌.高电压工程（第一版）[M].北京：中国电力出版社，2006：39.

[2] DL/T 620-1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]. 北京：中华人民共和国电力行业标准，1997.

[3] Dudurych，I.M.，Gallagher，T.J.，Corbett，J.，et al. EMTP analysis of the lightning performance of a HV transmission line [J].Transmission and Distribution，2003，150（4）：501?-506.

[4] 阳青，董申颂. 基于改进欧拉公式的变电站雷电过电压计算[J]. 广西电力，2014，37（5）：5-8.