山区输电线路EGM绕击率的研究
微地形下输电线路绕击闪络率的计算探析
０ 引 言
我 国经 济 发 展 不 均 衡 ， 人 口分 布 不 均 匀 ， 经 济 发 达 地 区 的
析影响绕击率 的 因素 ， 其 中 最 重 要 的 是 地 形 凶 素 。 在 平 原 地
区， 可以采取全屏蔽的条件进行计算 ， 但对 于山 区或丘 陵地带 ，
绕 击 现 象 发 生 的 可 能 性 和 范 围变 化 会 相 对 较 大 。 山 区地 带 的
电气工程与自动 化◆Ｄ ｉ ａ ｎ ｑ ｉ ｇ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｙ ｕ Ｚ ｉ ｄ ｏ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ
●■ Ｉ — Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ — ■ ■■■ ■■ ■■■ ■ ■■■■ ■■ ■■■ ■■ ■■■ ■■ ■■● ■■ 一 Ｉ
微地 形 下 输 电线 路绕 击 闪络 率 的计 算探 析
Ｓ Ｆ （ ）一 Ｓ Ｆ （ １ ） ＋ Ｓ Ｆ （ ）
ｎ Ｎ
２ 微 地 形 对 输 电 线 路 的影 响
微地 形 是 小 尺 度 的 地 域划 分 的 基本 元 素 ， 地 表 是 以 高 低 起 伏 的 形 态展 现 的 ， 起 伏趋 势 也 有 所 不 同 ， 因此 ， 微 地 形 的 形 态 又 是 多 种 多样 的 。微 地 形 对 输 电线 路 有很 大 影 响 作 用 ， 所 以在 冬 季， 导 线 很 容 易覆 冰 ， 这 是 典 型 的地 形 和 气 候 共 同影 响 的结 果 。 微地 形 的研 究 主要 是 针 对 近 地 面 的 大 气 层 水 平 结 构 以及 垂 直 结 构 的分 布情 况 ， 结合近地 面大气层 的物理 过程进 行 的。
刘 金钊
（ 天津市 龙宇达 电力 工程设 计有 限公 司 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ４ ） 摘 要： 从 地形 对输 电线路绕 击产 生 的影 响人 手 ， 探讨 了微 地形对 输 电线路 的影响 ， 并介绍 输 电线路绕 击 闪络 率 的计算 分 析过 程与
考虑地面倾角和风速后EGM电气几何模型的参数修正
应的击距 ， 称 为 临 界击 距 或 闪络 最 大击 距 。若 地 ｒ
１ Ｅ Ｍ 电气 几 何 模 型 Ｇ
通 常输 电线路 的雷 电绕击采 用 Ｅ Ｍ 模型 即击 距 Ｇ 法进 行计 算 。
面对水 平 面的倾角 ０＝０ ， 过 几 何 分析 可 得 到 临界 ｏ通
击 距
由雷云 向地面 发展 的先导 ， 到达被击 物体 的临 在 界击 距之前 ， 中 点是 不 确 定 的 ， 击 即不 受 地 区地 面 物 体 的影 响 。它先 到达那 个物 体的击 距 ， 向该物 体放 就
ｒ ： ｋ ｉ Ｉ
图 １ 电气 几 何 模 型 示 意 图
式中 ， ｋ Ｐ两 个 常 数 ， 同研 究 者 得 出不 同 的 结 对 、 不 果 。ＩＥ Ｅ Ｅ工 作组 在 １８ 年 推荐 取 ｋ＝８ Ｐ＝０ ６ 。 ９５ ， ．５
ｈ ６＋ ｈ ｄ＋ ２
— — — 一
ｓｎ ｉ口
度， ａ表示保 护角 。地面倾 角 为 铅 时 ， 大击 距 最
— —
－
２
２
ｅｓ ￣
（
ｄｃｓｇ ）ｏＯ ＋
２ａ ｓ （ ￣ ａ２ （ ＋Ｏ ）ｈ －ｈ ） ｓ（ ｉ ａ＋Ｏ） ｇ
假定先 导接 近地 面对 入射 角 服从 某 种概 率 分 布 函数 ， 而垂 直 落雷 密 度最 大 ， 平 落 雷 密度 下 降 到 水 零 ， 以计 算 中假定 雷先 导均匀垂 直 下落 。 所 图 １中 ， ｂ代 表 避雷 线 平 均高 度 位 置 ， 点 ｄ代 表 导线 平 均高度 位置 ， 代 表不 同雷 电流 情 况下 所对
不 考虑 被击 物体 形 状 和 临近 效应 等 因素 对击 距
的影 响 ， 假设 先 导 对 杆 塔 、 雷 线 、 线 的击 距 相 而 避 导 等 ， 以它是 以等 击 距 的解 释 为依 据 ， 此 又称 等 击 所 因
针对山区输电线路防绕击雷性能的探讨
０ 引言
图中 ｈ 和 ｈ 分别为避雷线高度 和导线 高度 ；如果地 面沿水平面
逆 时 针 转 动 ０ ，则 地 面 倾 角 记 为 一 ； 为 避 雷 线 屏 蔽 角 ； 导 线 击 ０ 为
Hale Waihona Puke 虽 然 高 压 输 电 线 路 一 般 都 有 避 雷 线 保 护 ， 由于 随 机 因 素 ， 有 但 还 距 ； 为地面击距。 可 能 发 生 雷 绕 开 避 雷 线 击 中导 线 的情 况 ， 为绕 击 。 国 内外 的 实 际运 称 ． 考 虑 风 速 后 的 电气 几何 模 型 ２ 行 经 验 表 明 ， 高 压 、 高 压 输 电线 路 因其 绝 缘 水 平 的 提 高 ， 大 部 分 １ 超 特 绝 雷 击 时 输 电线 路 常伴 随着 刮风 和 下 雨 ， 必 将 导致 导 线 和 绝 缘 子 这 的雷击跳闸 由绕击引起『 因而 ， ｌ 】 。 研究雷 电绕击跳 闸特性对提高超特高
串的摇摆 ， 大导线对地 高度 和保护角 ， 增 使得输 电线路 引雷 面积增 大 ， 尤其是超 、 特高压等级 下， 由于杆 塔高度 在实际运行 中线路的绕击率总是逼近规程规定 的上限值 ， 以有 势必 引起 线路绕击 率的增 加， 所 影 效的防范线路绕击 ，尤其是山区线路防绕击事故就显得更加 迫切了 。 高 ， 响就更 为明显 。考虑风速后 的电气几何模型如图 ２所示 ： 线路雷击跳闸率的统计也表明 ：雷击跳闸率高 的线路 主要在 山区 ， 技 术 条 件 基 本 相 同 的 山 区 线 路 的 雷 击 跳 闸 率 比平 原 线 路 一 般 高 ５倍 左 右 ， 别 线 段 甚 至 高 十 几 倍日 个 。
科技信息
０电力与能源 ｏ
ｓ ￣Ｎ ｒ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ ｃ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｏ Ｍ Ｔ Ｏ Ｎ
输电线路雷电绕击计算方法分析
输电线路雷电绕击计算方法分析摘要：现阶段，要想对输电线路的抗雷性能进行很好、准确的评估，可以通过采用规程法、电气几何模型和先导发展模型。
根据规定，线路旁路率的计算简单方便，适合工程；电气几何模型将雷电放电特性与线路的结构尺寸联系起来，这对于传统经验方法而言，有了重大进步；先导发展模型以更详细的方式考虑遇到上行链路和下行链路的发展的过程，并且对该过程进行初步的定量描述。
与雷击物理过程更加接近，是未来研究输电线路绕击的重要发展方向。
关键词：绕击；输电线路；规程法；电气几何模型；先导发展模型1.规程法目前，我国输电线路防雷设计的主要依据是过电压保护规定。
根据相关经验，旁击速率，即击中概率，以及防雷线对导体外导体的保护角度，塔的高度和沿线的地质条件可以根据近似公式[1]计算：（对平原线路）（对山区线路）式中，——绕击率，是指雷击线中规避的比例；——保护角（o）；——杆塔高度（m）。
从上面的公式可以看出，山脉的绕行率约为平原线的3倍，换言之就是保护角度增加了8倍。
设置为线路旁路跳闸速率，可通过以下公式计算：（flash/100km/a）式中，——每年每100公里线路的雷击次数（按照40天的雷电日）（1/100km/a）；——雷电流幅度超过防雷等级的概率；——建弧率。
2.电气几何模型（EGM）电气几何模型EGM（Electric Geometry Method）是一种几何分析的模型计算方法，是把线路的尺寸、结构等因素与雷电放电时的特点进行结合的方法。
这种计算模型的原理就是当雷云发展到地面的先导排放通道的头部到达被击中物体的临界击穿距离——在撞击距离之前，命中点未定义，并且它在首先到达的对象的范围内，即，放射到对象。
电气几何模型的突破是提出击球距离的概念，并通过击球距离描述每个导体和地面对闪电飞行员的闪电导向能力。
因此，可以根据传输线的几何参数计算不同部位对雷电的吸引概率，并且概率与几何结构参数直接相关。
当雷电流增加时，行程距离也增加，并且导线的闪电范围减小。
500KV输变电工程设计中雷电过电压问题
国家电力公司武汉高压研究所武汉 430074 0 前言我国在500 kV输变电工程设计方面做了大量的研究工作，取得了很大的成绩，但也有不足。
本文着重就500 kV输变电工程设计中的雷电过电压方面的问题提出一些看法。
1 500 kV变电所雷电侵入波保护 1.1 雷击点我国规程规定只计算离变电所2 km以外的远区雷击［1］，不考虑2 km以内的近区雷击。
而实际上对变电所内设备造成威胁的主要是近区雷击。
2 km以外的雷击，雷电波在较长距离传送过程中的衰减和波头变缓，在站内设备上形成的侵入波过电压较低，以它为考察的主要对象不合适。
这可能是沿袭中压系统和高压系统作法，认为进线段有避雷线或加强绝缘，不会因反击或绕击而进波。
实际上，进线段和非进线段并无本质差异，完全可能受雷击而形成入侵波。
在美国、西欧和日本以及CIGRE工作组，均以近区雷击作入变电所侵入波的重点考察对象。
我们所进行大量500 kV变电所侵入波的研究，也均是以近区雷击为主要研究对象，同时也考虑远区雷击。
大量研究表明，近区雷击的侵入波过电压一般均高于远区雷击的侵入波过电压。
有人认为雷击#1塔会在变电所形成最严重的侵入波过电压，以此为近区雷击。
这种想法在某些情况下可能是正确的，但在我国，大多数情况下不合适。
大量研究表明，#１塔和变电所的终端门型构架(也称#0塔)距离一般较近，雷击#1塔塔顶时，经地线由#0塔返回的负反射波很快返回#1塔，降低了#1塔顶电位，使侵入波过电压减小。
而#2、#3塔离#0塔较远，受负反射波的影响较小，过电压较高。
所以仅计算雷击#1塔侵入波过电压不全面。
进线段各塔的塔型、高度、绝缘子串放电电压、杆塔接地电阻不同，也造成雷击进线段各塔时的侵入波过电压的差异。
根据经验，一般为雷击#2或#3塔时的过电压较高。
建议我国现有规程对原以考虑2 km 以外的雷击改为主要考虑2 km 以内雷击，或者兼顾近区和远区雷击，以近区雷击为主。
1.2 雷电侵入波计算方法过去受条件限制，主要依靠防雷分析仪来确定侵入波过电压。
高压输电研究报告
高压输电线路防雷研究报告一．概述输电线路在运行过程中承受工作电压、操作过电压或大气过电压时，都可能会发生绝缘闪络事故。
在超高压输电系统中，操作过电压已被限制在较低的水平（500kV 系统不超过 2.0p.u），不再是构成线路绝缘的控制因素。
另一方面，近几年来因治理污闪事故的调爬等措施使线路的绝缘水平得到提高，线路在工作电压作用下的可靠性也明显提高。
国内、外运行经验表明，大气过电压引起的绝缘闪络已成为线路故障的主要原因。
现将美国、日本和俄罗斯等几个国家的高压和超高压输电线路的雷击跳闸率摘录如表1.1。
统计表明，雷害引起的跳闸约占线路跳闸次数的50％。
为确保送电线路的安全稳定运行，建设坚强电网，国家电网公司对雷击跳闸率指标提出了更加严格的要求。
2005年 3 月国家电网公司颁布的《110(66)kV～500kV 架空输电线路运行规范》明确提出各电压等级线路的雷击跳闸率（归算到40 个雷暴日），应达到如下指标：造成输电线路雷击跳闸的主要原因是反击和绕击。
1.输电线路反击杆塔以及杆塔附近避雷线上落雷后，由于杆塔或接地引下线的电感和杆塔接地电阻上的压降，塔顶的电位可能达到使线路绝缘发生闪络的数值，造成杆塔雷击反击。
杆塔的接地电阻是影响雷击跳闸率的重要因素，计算表明：杆塔的接地电阻如增加10～20Ω，雷击跳闸率将会增加50%～100%。
为此，各网、省电力公司为提高供电可靠性，投入大量的人力和财力进行杆塔接地电阻的改造，使线路杆塔的接地电阻满足防雷设计的要求，保证了雷击跳闸率满足规程的要求。
2.输电线路绕击雷绕过避雷线的屏蔽，击于导线称为“绕击”。
由于影响发生绕击的因素比反击要复杂得多，人们对它感兴趣的程度和研究深度也较反击为多。
上一世纪的 60 年代初，美国的 E.R.Whitehead 、H.R.Armstorng 和 G .R.Brown 等人在前人完成的小模型模拟试验的基础上先后开展了绕击过程的理论研究，并取得了重要成果，完善和发展了分析输电线路屏蔽性能的电气几何模型（EGM ），被称为 Whitehead 理论。
云南电网输电线路防绕击技术研究及应用
云南电网输电线路防绕击技术研究及应用黄修乾，熊西林，杨学全（大理供电局，云南大理，671000）Yunnan Power Grid transmission lines around the hit anti-technology research andapplicationHuang Xiuqian,Xion Xilin,Yang Xuequan（DaLi Electric Power Supply Bureau, Yunnan dali, 671000）Abstract:This paper analyzes the Yunnan Power Grid in 2008 the case of transmission lines trip, pointing out that lightning is caused by the Yunnan Power Grid transmission line tripping the main reason for transmission through the mechanism of lines around the hit, the impact of transmission line shielding failure factors in conducting research Yunnan Power Grid Transmission line hit around the defense measures, introduced in anti-lightning strike around the application of the Yunnan Power Grid, through the application of anti-lightning strike around the analysis of the effect that overhead transmission lines in and around online to install anti-lightning strike can be effective in preventing accidents around the hit.Key words: Transmission line; prevention measures around the attack; Application Analysis摘要：本文分析了2008年云南电网输电线路跳闸的情况，指出绕击是引起云南电网输电线路跳闸的主要原因，通过对输电线路绕击的机理、影响输电线路绕击的因素进行研究，提出了云南电网输电线防绕击措施，介绍了防绕击避雷针在云南电网的应用情况，通过对防绕击避雷针应用效果的分析，表明在输电线路架空地线上安装防绕击避雷针可有效防止绕击事故。
架空输电线路雷电绕击与反击的识别
架空输电线路雷电绕击与反击的识别摘要:电虽然中国的科技技术随着社会经济的不断发展，也取得了显著的成效，但是有的方面还存在许多需要改进的地方，对其要立刻进行解决，以免出现的问题给生产生活带来许多困难。
在生活当中很容易被忽略的地方就是高压输电线，因中国现在经济的发展速度，需要用电的地方很多，人们已经离不开电力。
但用电方面也有许多需要注意的地方，以免出现安全事故。
高压输电线是裸露在外界环境的线路，很容易被天气所影响，本文通过高压输电线的架空输电线路雷电绕击与反击的识别探讨，进一步分析防雷措施，并对其提出有关的防护方案。
关键词:绕击、反击;雷电入射角;暴露宽度;电气几何模型引言实际当中，雷击杆塔可以来自不同的方向，但是传统的EGM模型，仅仅将雷电流看为垂直向下，因此会产生较大的误差。
所以引入计及雷电入射角的改进电气几何模型，将雷电入射角扩大为［－π/2，ψmax］，并推出在不同入射角下的暴露宽度，进而得出绕击、反击。
计算了单回输电线路与双回输电线路的绕击、反击，并将其与传统方法进行对比。
1 双回输电线路暴露宽度的计算在防雷方法中最常用到的就是使用绝缘子，在高压输电线路上安置绝缘子，这种方法操作简单，而且成效比较明显，可以把雷击所造成的损害降到最低。
在进行安装绝缘子时要关注环境的变化，以及电荷所带来的影响，以免绝缘子失去效果。
绝缘子防雷的原理就是把导线支撑起来，以免电流出现回流的现象。
图1双回输电线路电气几何模型利用计算机编程进行计算，计算流程如图所示。
此方法还可适用于多回输电线路的计算。
图2计算流程图把接在地上的电极跟地下有关线路的设备相互连接在一起，这个指的就是接地装置。
在采用这个方法对高压输电线进行防雷时存在两种风险:①该装置在安装时需要电线杆跟土壤直接接触，长时间下就会出现电化学腐蚀的状况，从而对输电设备也产生一定的破损；②安装相关输电设备时工作人员要掌握，地下线路的深度以及长度，这些都会给安装之间的电阻产生一定的影响。
山区集电线路雷电绕击分析及应用
山区集电线路雷电绕击分析及应用刘承祥【期刊名称】《风能》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P68-71)【作者】刘承祥【作者单位】国华投资河北有限公司【正文语种】中文雷电活动是一种正常的大气放电现象，从大气放电的原理方面分析，山区的雷暴活动较平原地区一般会相差几倍；在山区，由于下垫面较为复杂，之间的热力状况差异也较大，容易产生空气对流，因而积雨云出现的几率较大。
而起伏的山峦又使得空气运动呈现一种非常不规则的紊流状态，并能影响到相当高的高度，容易生成雷电天气。
此外，不稳定的暖湿气流进入山区，受地形作用的抬升，也极易成为积雨云。
由于风电场自身系统的特点也导致在山区的风电场包括机组、集电线路都成为雷击放电的主要对象。
影响山区风电场放电的因素主要包括：雷击密度、风电机组装机密度、架空线路的等效截收面积，其中雷击密度的单位是：次/（km2·年），机组的装机密度是：台/km2，架空线路的等效截收面积采用作图法根据线路总长进行计算。
在我国电力系统中往往还采用一个年落雷密度的参数，年落雷密度=雷暴日×地面落雷密度，以往在没有更科学的观测手段时，人们用耳朵听来记录雷电活动强度，即雷暴日。
而计算跳闸率最终需要的是每年单位面积的落雷数，而不是雷暴日或落雷密度，这两个参数不能完全反映雷电活动强度，为了得到年落雷密度，人们根据观测，对两者的关系进行研究，得出了一些经验公式，如国际大电网会议1980年提出的（我电力行业标准采用了该公式）：在利用雷电定位系统进行观测后，完全只用年落雷密度即可。
目前风电场沿用线路的跳闸率作为评价生产指标，但35kV系统标准中没有关于风电场集电线路或山区集电线路的跳闸率标准，目前属于空白区间。
一、放电形式根据过电压形成的物理过程，雷电过电压可以分为三种：首先是直击雷过电压，是雷电直接击中杆塔、避雷线或导线引起的线路过电压；感应雷过电压（雷电脉冲侵入），是雷击线路附近大地，由于电磁感应在导线上产生的过电压。
500kV输电线路雷击事故的分析与防治
500kV输电线路雷击事故的分析与防治摘要：电网出现故障的原因大多数是由于雷击所导致的，且这类故障在近年频繁发生。
据数据显示，架空输电线路由于遭受雷击从而导致的线路跳闸数量占总跳闸数量的五成至七成，特别是地处地形地貌驳杂且土质的电阻率较高的地区，在夏天雷雨频发的季节输电线路受到雷击从而导致电力事故的频率增加，电力系统无法正常运行，社会的正常用电不但不能保障，还会导致社会财产受到损失。
本文就雷击事故的判定、分析与防治作简单的阐述。
关键词：输电线路雷击事故分析防治前言：乐山500kV输电线路，所经地区主要为乐山市的马边、峨边、金口河、峨眉地区，该地区处于小凉山和金口大峡谷边缘，山峦起伏、地形剧变、峰高谷深，地质多为岩石，地理环境相当复杂，自然环境恶劣，线路设备大多处在高山大岭地区或雨雾环绕、年均雷爆日为40的中雷电地区。
500kV线路是国家电网大动脉，同时乐山又是四川电网水电送出中心，所以做好高压输电线路雷击事故的分析与防治工作，对于确保四川电网的安全稳定运行起着重要作用。
一、雷击事故的判定1、故障点查找及故障原因初步判定（1）发生线路跳闸后，根据两端变电站保护、故障故障录波、行波计算出故障点测距，以行波测距较为准确。
（2）以计算故障塔位为中心，大小号侧各延5至10基塔进行登塔检查并测量接地电阻，主要查看大小号通道有无树竹放电情况、绝缘子、金具有无灼烧痕迹。
（3）当发现绝缘子、金具有明显灼烧痕迹时，可初步判定为雷击跳闸。
如图1、图2图1 绝缘子灼烧痕迹2、线路耐雷水平计算（1）雷击地线、杆塔耐雷水平（反击耐雷水平）查阅资料得到绝缘子串长（米）Lx，杆塔全高H，导线弧垂f，导线高度h，通过表1计算出雷击地线、杆塔的耐雷水平I1 。
表1：雷击地线、杆塔的耐雷水平计算（2）雷击导线耐雷水平（绕击耐雷水平）查阅资料得到避雷线高度（米）hb，导线高度（米）hd，避雷线保护角 (度）θ，，绝缘子串长（米）Lx，估算山坡倾角（度）φ，通过表2计算出杆塔临界电流（KA）Isc与绕击耐雷水平（KA）I2表2：绕击分析（临界击距与临界电流，EGM法击距理论）3、雷击故障判定（1）提取雷电监测系统中线路跳闸前后5分钟时间段内、线路走廊2000米内数据。
500kV 双回路直线转角塔输电线路的防雷保护分析
500kV 双回路直线转角塔输电线路的防雷保护分析周志成;赵贤根;杨英;刘洋;路永玲;杨瑞【摘要】针对江苏省的典型500 kV双回直线转角塔输电线路,杆塔型号为SZJ1、SZJ2和SZJ16,采用电气几何模型,分析杆塔呼高和绝缘子串偏角对直线转角塔输电线路绕击耐雷性能影响.计算结果表明,随着杆塔的呼高增加,直线转角塔输电线路的绕击跳闸率逐渐增大;随着绝缘子串偏角的增加,SZJ1和SZJ16直线转角塔输电线路的绕击跳闸率逐渐增大,而SZJ2直线转角塔输电线路的绕击跳闸率先降低后增加,在40°左右达到最小值;SZJ1和SZJ16直线转角塔输电线路的绕击跳闸风险降低,SZJ2直线转角塔输电线路的绕击跳闸风险较高.选取江苏省500 kV兴斗5294线的56号杆塔(SZJ2型)处输电线路进行仿真计算,结果表明56号杆塔的内侧中相导线最易遭受雷电绕击,绕击跳闸率最高,与实际运行经验比较符合.通过分析减小保护角对SZJ2直线转角塔线路绕击耐雷性能的影响,给出不同高度直线转角塔线路所需采用的保护角推荐值.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2015(036)002【总页数】5页(P223-227)【关键词】直线转角塔;电气几何模型;绕击耐雷性能;雷击故障分析;防雷保护【作者】周志成;赵贤根;杨英;刘洋;路永玲;杨瑞【作者单位】江苏省电力公司电力科学研究院,南京211103;华中科技大学电气与电子工程学院,武汉430074;华中科技大学电气与电子工程学院,武汉430074;江苏省电力公司电力科学研究院,南京211103;江苏省电力公司电力科学研究院,南京211103;华中科技大学电气与电子工程学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TM862国内外的运行经验表明绕击是造成500k V超高压输电线路雷击跳闸的主要原因［1－3］。
以江苏省超高压输电线路为例，仅500 k V兴斗5294线的56号杆塔就于2009-03-21、2010-07-22和 2011-07-18连续三年遭雷电绕击而导致生线路跳闸，严重影响系统的安全稳定运行。
基于Monte Carlo和EGM的同塔双回线路绕击跳闸率的计算
中 图 分 类 号 ：Ｔ ８ Ｍ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ
ｇ（ ）＝２ ｒ Ｃ Ｓ ｘ Ｏ （ ６）
式 中 ：』 为 每 １０ｋ 『 ｖ ０ ｍ线 路 上 每 年 由于绕 击 而造 成 密 度 分 布 函数 为 ： 的跳 闸次 数 ；卵为 建 弧 率 ；Ｎ。 每 １０ ｋ 线 路 为 ０ ｍ
上 每年 的落 雷 次 数 。 。 根 据 每 次 雷 击 模 拟 产 生 的 随 机 入 射 角 ，将 击 距 曲线 各个 交 点 按 坐 标 旋 转 公 式 （ ５） 旋 转 角 ， 再 按 雷 电垂 直入 射 的情 形 计 算 即 可 。 （ ） 同 塔 双 回 输 电 线 路 结 构 的 布 局 比较 复 ４ 杂 ，采 用 Ｅ Ｍ 分 析 雷 电绕 击 时 ，已有 算 法 都 较 简 Ｇ
（ ） 一 般 工 程 计 算 中认 为 先 导 接 近 地 面 时 垂 ３ 直下 落 ，这 是 一 种 简 化 的 统 计 结 果 ，考 虑 雷 电 先 导 入 射 角 的 模 型 才 更 加 符 合 实 际 。依 据 Ｂ ｏ ｎ和 ｒｗ Ｗｈｔ ｅｄ的研 究 ，在 上 半平 面 内 ，入 射 角 的概 率 ｉｈａ ｅ
第２ ８卷 第 ８期
２１ ０ ２年 ８月
电
力
科
学
与
工
程
ＶｏＩ２ Ｎｏ ８ ． ８． ． ５３ Ａｕｇ ， ．２０１ ２
Ｅｌｃ ｒ ｃ Ｐｏ ｅ ｉｎｃ ｎｄ ｅ ｔ ｉ ｗ ｒ Ｓｃｅ ｅ ａ Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｉｅ ｒｎ
超高压输电线路雷电绕击研究
超高压输电线路雷电绕击研究作者：陈辉炀来源：《华中电力》2014年第03期摘要：近年来，雷击一直是输电线路发生跳闸故障的首要原因之一，然而，由于雷电活动规律及线路防雷问题的复杂性，线路防雷工作仍然十分艰巨，而绕击雷是220kv以上输电线路雷击跳闸的主要原因。
在分析直击雷过电压和绕击雷过电压的基础上，以电气几何模型法对超高压输电线路绕击雷进行分析，并对山区杆塔绕击多和中相导线绕击等问题进行探讨。
对于超高压输电线路的防雷具有基础指导作用，有利于超高压输电线路的可靠运行。
关键词：超高压绕击过电压电气几何模型引言架空输电线路的距离往往很长，通过各种复杂得地形和气候区域，终年暴露于自然环境中，极易受到各种恶劣天气条件下的影响，特别是被雷电击中的非常频繁。
我国目前110～500kV 输电线路跳闸故障仍以雷击闪络为主，如2003年我国 110～500kV 线路雷击闪络跳闸占线路总跳闸的35.12%，这与目前防雷设计方法以及模型与线路实际运行状态存在差异不无关系。
目前评估输电线路绕击耐雷性能方法较多，如规程法认为绕击率与雷电流大小无关，对地面倾角的影响只以平原和山区来分；而电气几何模型提出了绕击率与雷电流幅值有关的观点，考虑导线高度、地形等因素的影响，其结果与二三十年的运行经验基本符合；Dellera 和Eriksson 基于临界电晕半径概念发展了上行先导起始判据，建立了先导传播模型（LPM）；Rizk对上行先导起始判据进行了修正，提出适合于复杂间隙结构的先导起始判据，建立了新的LPM；其中有几种模型是建立在实验室模拟试验的基础上，实际应用尚待进一步研究。
因此，对于线路的防雷设计，目前主要还是利用规程法和电气几何模型法相结合的办法来实施。
从国内外数十年的雷击跳闸故障的资料表明，电压等级为 500kV及其以上的线路跳闸主要不是雷击杆塔时引起的反击而是绕击导线所致。
但目前无论是用规程法还是击距法都无法很好地解释超高压输电线路跳闸率以绕击为主的事实，因此对超高压输电线路的绕击耐雷性能进行研究，使其防雷保护技术更趋完备，具有重要的工程实际意义。
计及风偏和地面倾角的线路绕击耐雷性能研究
路 防雷提 出加强绝缘设计，采 用 Ｖ型绝缘子 串，减 小杆塔保护角等措施 来降低线路绕击跳 闸率。
关 键 词 ：绕 击 ；电 气 几何 法 ；风 偏 ；地 形
中 图分 类 号 ：Ｔ ６ Ｍ８ ３
文献 识 别 码 ：Ａ
较高 和山地 地形 线 路 的雷 电绕 击 性 能 研 究 ，为 线
３６
第２ ６卷第 ９期
２１ ０ ０年 ９月
电
力
科
学
与
工
程
Ｖｏ． １ ２６。 ． Ｎｏ ９ Ｓ ｐ．２ ０ ｅ ， ０１
Ｅｌ ｃ ｒｃ Ｐｏ ｅ ｉｎｃ ｎｄ ｅ ｔｉ ｗ ｒＳｃ ｅ ｅ ａ Ｅｎｇｎｅ ｒｎｇ ｉ ｅ ｉ
计 及 风偏 和地 面倾 角 的线 路 绕击 耐雷 性 能研 究
数修正 电气几何模型，提高计算精确度。
随着 国际 上 雷 电先 导 理 论 的发 展 和 长 间 隙放 １ １ 计及 风偏 和地 形后 的修正模 型 ． 电研究 的深入 与认 识 的提 高 ，相 关 学 者 提 出基 于 在 一定 的导 地 线 和设 计 气 象 条 件 下 ，绝缘 子 场分析 的先导 传播模 型法 （ ＭＰ ｊ Ｌ ） 。其 基本 理论 串及导 线风偏 后 的情况 如 图 １ 示 。 所 是 在雷 电先导 向下 发展 过 程 中 ，地 面 物 体 产 生迎 横担 面先导 ，上 下 行 先 导 按 照 一 定 方 向 和 速 度 发 展 ，
前 ，评 价雷 电绕击 率 的方 法 主 要 有 规 程 法 、 电气 高 ，保 护角 在 ｌ ３ 。 ０～ Ｏ和接 地 良好 的线 路运行 数据 几何 模型 法和 先 导模 型 法 等 。按 照 我 国现 行 的有 与模 拟试验 得 出 的模 型 ，适 用 范 围有 限 。在 杆 塔
高压输电线路防雷性能计算方法的比较
高压输电线路防雷性能计算方法的比较高压输电线路防雷问题是个一个综合的技术问题，在确定线路的具体防雷措施时，应根据线路的电压等级、系统运行方式、负荷性质、当地的地形地貌特点、土壤电阻率的高低、雷电活动的强弱等相关条件来确定。
标签：高压输电线路;防雷;相关条件1 概述结合多年电力线路模拟实验、运行经验和现场实测都能验证，雷电绕过避雷线击中电力线路的概率与杆塔高度、避雷线对边导线的保护角以及线路经过地区的地质条件、地貌、地形等因素相关。
2 计算方法的简介电力输电线路的防雷性能分析在综合考虑以上因素的基础上，计算方法也是一个很重要的因素，规程法，是一种比较简单那得计算方法，是把电力线路中的杆塔看成一等值电感杆塔上各点的电位大小都相等。
所以，当雷电击中杆塔顶部时，如果没有考虑雷电流的过程，地面倾角和雷电流大小相对于屏蔽效果的影响，所以不能正常体现电力线路的实际情况，没有办法解释绕击率过大的现象和屏蔽失效的现象。
常见的行波法是把电力杆塔的每一段看做线路段，将分布参数的路段化成不同的数据类型，利用行波法计算各节点电位，把求得的绝缘子串之间电位差对于时间的变化规律，对比其伏特性，以判别绝缘子有无闪络，计算的过程体现出雷电波在杆塔上的传播过程，以及反射波对杆塔各节点的影响，计算出比较精确线路反击跳闸率，但是计算量大，考虑因素复杂。
击距法对实际杆塔的屏蔽效果进行计算和验证。
它是建立在击距概念基础上的电气集合模型分析法，电气几何模型是把雷击机理作为根本，将雷击线路的过程纳入其中，引入了雷电流最大值与绕击率相关的观点，完全考虑雷电参数和线路结构对绕击率的影响。
在最近的电力系统的防雷设计中，主要的计算方法有击距法和规程法。
规程法主要在分析线路屏蔽性能时缺陷比较大，所以还采用电气几何模型（EGM法）来分析电力线路的绕击跳闸率。
在计算线路反击跳闸率时，应用规程法考虑的因素不多，所以很多因素都省略了，其中忽略了雷电流陡度。
当采用行波法计算线路的反击跳闸率时，则考虑了杆塔冲击接地电阻、雷电流陡度、地形、杆塔塔头尺寸等因素，本论文同时采用规程法和击距法计算线路雷击跳闸率的方法。
输电线路雷电绕击的电气几何模型的研究及应用
输电线路雷电绕击的电气几何模型的研究及应用输电线路是电力系统的重要组成部分，但在雷电天气下，输电线路很容易受到雷电的影响，导致电力系统的故障和事故。
因此，研究输电线路雷电绕击的电气几何模型，对于提高电力系统的可靠性和稳定性具有重要意义。
一、电气几何模型的研究电气几何模型是研究输电线路雷电绕击的重要手段之一。
电气几何模型是指将输电线路抽象为一系列的导体和介质，通过数学模型来描述雷电绕击过程中的电场和电荷分布情况。
电气几何模型的研究需要考虑以下几个方面：1.导体的几何形状和尺寸：导体的几何形状和尺寸对于电场分布和电荷分布有着重要的影响。
因此，在建立电气几何模型时，需要准确描述导体的几何形状和尺寸。
2.介质的特性：介质的特性对于电场分布和电荷分布也有着重要的影响。
在建立电气几何模型时，需要考虑介质的介电常数、电导率等特性参数。
3.雷电绕击过程中的物理过程：雷电绕击过程中的物理过程非常复杂，需要考虑电场、电荷、电流等多个因素的相互作用。
因此，在建立电气几何模型时，需要考虑这些因素的相互作用关系。
二、电气几何模型的应用电气几何模型的研究可以为输电线路的雷电绕击防护提供重要的理论依据。
具体应用包括以下几个方面：1.雷电绕击风险评估：通过建立电气几何模型，可以对输电线路在雷电天气下的绕击风险进行评估，为输电线路的防护提供科学依据。
2.防雷设计：通过建立电气几何模型，可以对输电线路的防雷设计进行优化，提高输电线路的防雷能力。
3.事故分析：通过建立电气几何模型，可以对输电线路雷电绕击事故进行分析，找出事故的原因和规律，为事故的预防和处理提供参考。
三、电气几何模型的发展趋势随着电力系统的发展和技术的进步，电气几何模型的研究也在不断发展。
未来电气几何模型的发展趋势包括以下几个方面：1.建立更加精细的模型：未来电气几何模型将会更加精细，考虑更多的因素，提高模型的准确性和可靠性。
2.应用新技术：未来电气几何模型将会应用更多的新技术，如计算机模拟、人工智能等，提高模型的效率和精度。
输电线路雷电绕击跳闸率计算方法分析
输电线路雷电绕击跳闸率计算摘要经济的快速发展离不开电力系统的不断扩展和完善，随着电力系统容量的不断扩大，拓扑结构日趋复杂，对输电线路故障的研究和防止成为追求系统安全稳定运行这一目标的重要课题。
输电线路的雷击跳闸事故占输电线路事故的60%以上，尤其是在山区的输电线路，由于特殊的地理环境和多变的气候条件导致雷击成为线路故障的主要原因。
根据国内外输电线路的运行统计结果，雷电绕击事故是雷击线路故障中的比例最高，也是输电线路跳闸事故的主要原因。
因此，开展输电线路雷电绕击跳闸率计算研究，对于制定有效地防雷保护措施，指导我国输电工程线路防雷设计，提高电力系统安全可靠性具有重要的意义。
本课题主要研究雷电绕击的机理，输电线路雷电绕击对输电可能产生的影响。
在此基础上开展输电线路雷电绕击跳闸率计算方法分析，掌握几种不同计算方法的优缺点以及适用范围，并利用其中的一种计算方法对某一实例进行验证分析。
最后为输电线路制定有效地防雷保护措施以及指导我国输电工程线路防雷设计提供理论依据。
关键词：输电线路，跳闸率，雷电绕击AbstractRapid economic development is inseparable from the continuous expansion and improvement of the power system, with the growing capacity of the power system and the topology increasingly complex, researching and preventing faults on transmission lines to pursue system safe and stable operation became an important subject of the goal. Lightning Accident transmission accounts the transmission line accidents for more than 60%, especially in the mountains of transmission lines, due to the special geographical environment and changing climate conditions that cause lightning to become the main reason for the fault in the line.According to the statistical results at home and abroad to run transmission lines, lightning shielding failure was the highest proportion of Lightning stroke fault, which is also the main reason for tripping accidents. Therefore, developing the calculation research of transmission line lightning flashover rate of shielding failure for effective lightning protection measures to guide the design of the transmission line lightning protection engineering, improve power system security and reliability is of great significance.The main subject of this article is to study the mechanism of lightning shielding, and the effect of lightning shielding transmission lines on transmission .On the basis of it to develop the transmission line lightning strike trip out rate calculation method analysis, to grasp the scope of the advantages and disadvantages as well as several different calculation methods, and the use of a calculation method in which instances of a confirmatory analysis. Finally, the development of effective lightning protection measures, and guide our engineering lightning protection design of transmission lines to provide a theoretical basis for the transmission lines.Keywords：transmission lines, tripping rate ,lightning shielding fai目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题研究的背景和意义 (1)1.2课题研究的国内外现状 (2)1.3 本文主要工作 (3)第二章雷电绕击的机理 (4)2.1雷电对输电线路的危害 (4)2.2雷电绕击的机理 (4)2.2.1雷电先导闪击的特性 (4)2.2.2 高幅值雷电先导闪击的特性 (5)2.2.3 低幅值雷电先导闪击的特性 (8)第三章输电线路雷电绕击跳闸率计算方法 (9)3.1规程法 (9)3.2电气几何模型法 (10)3.3先导发展模型法 (11)3.4 ATP-EMPT仿真计算方法 (14)第四章电气几何模型法 (15)4.1 雷电参数 (15)4.1.1雷暴日与雷暴小时 (15)4.1.2 地面落雷密度 (15)4.1.3 雷电流幅值 (15)4.2 电气几何模型 (16)4.2.1电气几何模型的构建与分析 (16)4.2.2 暴露距离计算绕击率 (19)4.2.3 电气几何模型的改进 (23)第五章案例分析 (25)5.1 案例分析一 (25)5.2 案例分析二 (28)第六章总结与展望 (37)参考文献 (38)谢辞 (40)第一章绪论1.1课题研究的背景和意义随着我国国民经济的快速发展，我国电力系统发展的步伐日益加快，电力系统容量不断增长，网络结构不断扩大，系统发生故障的可能性也日趋增加。
基于EGM的输电线路绕击跳闸率研究
均匀覆冰引起舞动进而导致相间闪络 。权衡两者重 要 性， 我们认为在平原轻 冰区， 导线不宜采用鼓型排列 。
（ ） 型塔 ２伞 在相 同的地线 间距条 件下 ， 相对 于鼓 型塔 ， 伞型 塔 的 中相 导线 间距较 小 ， 地线保 护角 也小 ， 其绕 击跳 闸率较低 。
（） ３ 中相 Ｖ型 串塔
推荐 的函数形 式 ， 即 ＝８ｏ ， 。 （ ） 导接 近地 面 时 的入 射 角 服从 ｇ ） ＝ ３先 （
ｃｓｏ ） ｏ （） ｔ
。时 ， 才会 发 生
闪络 。此 时 为最 小 的危 险绕 击 电流 。 在 一定 的 下 ， 暴露 弧 ｃＤ 在 地 面的投影 如 图 ｉ
击 中大地 。
随 着 雷 电流 幅 值 的 增 大 ， ｉｉ 步 缩 小 。 当 ＣＤ 逐
雷 电流 增 大 到 ， 时 ， 小 为 零 ， 时 ， 会 发 ＣＤ 缩 此 不 生 绕 击 。 称 为 最 大绕 击 电流 。相 应 的击 距 成 为 ， 最大击距 ｒ 。
１ Ｅ Ｍ 基本 原 理 Ｇ
２所示 。
＝
÷ ｃｓ 的概率分布。雷击线路的电气几何模型如 ｏ
叶
图 １所示 。
： ：
，
ｇｄ ｃ ｄ
考 虑不 同雷 电流 出现 的概率 ，
ｒ
Ｘ ＝ ＼Ｘ 、 Ｉ Ｐ ｌｄ
式中 Ｐ ， （ ）为 雷 电 流 的 概 率 分 布 密 度 ，Ｆ ＝ ２ Ｗ为危 险绕 击率 ， 为引雷 宽度 。 Ｘ／
其 中 Ｓ为地 线 ， Ｃ为 导线 ， 为保 护 角 ， 于 不 对
电线路 雷 击 跳 闸的 主 要 原 因是 绕 击 跳 闸 Ｊ 电气 。
几 何模 型 （ ｌ ｔｃｌ ｅｍ ｔｃＭ ｄ ｌ Ｇ 是 当今 Ｅｅ ｒ ａ Ｇ ｏ ｅｒ ｏ ｅ，Ｅ Ｍ） ｃｉ ｉ 国际上 流行 的分 析绕 击 率 的 方法 ， 于其 计 算 结果 由 与实 际运 行 经 验 比较 相 符 ， 此 受 到 世 界 各 国 和 因 Ｉ Ｃ ＩＥ Ｅ 、Ｅ Ｅ等 国际组织 的推荐 ， 渐成 为我 国输 电线 逐 路 防雷设 计 的重要 方 法 之 一 ， 广泛 应 用 于 高塔 高 并 电压等 级输 电线路 防雷设 计 。
传统的绕击分析方式
传统的绕击分析方式规程法在上个世纪60年代之前，由于电力系统电压品级较低，输电线路的要紧雷害形式是雷击地面感应雷过电压和雷击杆塔还击，而关于输电线路雷电绕击特性的分析主若是通过现场观测和统计，在此之上成立的分析方式被成为体会公式法或规程法。
我国依照在220kV 新杭线上磁钢棒实测记录和前苏联的运行体会，在1997年公布的“交流电气装置的过电压爱惜和绝缘配合”中指出，输电线路雷击绕击导线的概率可由以下体会公式计算[7]： 平原线路：lg 3.9P =-α （1） 山区线路：lg 3.35P =-α （2）上式中,α为避雷线对边导线的爱惜角（º）；h 为杆塔高度（m ）；p α为线路雷电绕击率。
电气几何模型从20世纪60年代开始，国内外学者对雷击放电的进展和避雷线的屏蔽机理开展了进一步的研究。
Golde [8]最先提出来击距概念，将雷电流等电气量与击距这一几何量成立起联系，使雷电屏蔽走上了几何参数和电气参数相结合的研究道路。
随后，Wagner 等提出了回击电流与先导通道电荷散布的关系，并得出离地不同高度的雷电先导头部电位的计算方式，成为进展电气几何模型（EGM ）的大体手腕。
1963年，Young 等[9]提出了分析线路绕击的低级电气几何模型。
1965-1971年，Whitehead 、Brown 等[10-11]接踵开展了绕击进程的理论研究，依照计算分析和现场实验结果，完善和进展了分析输电线路屏蔽性能的电气几何模型(EGM)，被称为Whitehead 理论(简称W ’S EGM)。
该模型以为由雷云向地面进展的先导放电通道头部抵达目的物的临界击穿距离（击距）之前，击中点是不确信的，先抵达哪个目的物的击距之内，即向该物体放电；其中击距与雷电流幅值相关，且假定同一雷电流情形下雷击大地、避雷线和导线时的击距一致。
图一雷击输电线路的电气几何模型W’S EGM将雷电的放电特性同线路的结构尺寸联系起来，成功地说明了输电线路蒙受绕击的缘故，活着界上许多国家中取得推行和应用。
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Ｆｉ９４．４ｐｉｃｔｕｒｅｏｆⅡｍｄｅｌ
图４．４模型的现场图片
（３）试验方法
由于跨越段的跨距大，导线和避雷线的弧垂都很大，无法用某一横截面处的绕击试验结果代替整个跨越段的绕击情况，因此在绕击模拟试验中分别取了三个代表性的截面进行试验，即档距中央截面，１／４档距截面和一侧高塔处截面。
在每个试验截面内通过改变模拟电极的悬挂高度和水平位置来改变模拟先导发展到达的位置。
模拟试验时，最大击距可根据最大雷电流出现的概率选取，最小击距则根据绝缘子串的耐雷水平确定。
在模拟试验中，在某一先导入射角妒下，从最小击距到最大击距包围的整个
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范围内，沿垂直和水平方向每隔一定距离取一个统计点。
模拟电极在每个高度下沿水平方向逐渐移动远离杆塔，则对杆塔、避雷线或导线的击中次数逐渐减小，直至最后全部击地为止。
根据实际击中对象结果和次数的变化情况，在变化较大的位置，试验点适当增加试验次数，而在那些击中对象比较固定的位置，试验点取得稀疏些，最后对其他变化不大的位置的统计点，用插值法确定击中杆塔、避雷线或导线的位置。
试验中每个试验点均放电８０次。
实验过程见下图：
Ｆｉ９４．５ｓｉｍｕＩａｔｉｏｎｓｃｅⅡｅｂａｓｃｏⅡｓｌｏｐｅｆｒｏｎＩｇＩｌｉｄｅ
圈４．５基于倾斜落雷的放电模拟现场
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Ｆｉ９４．６ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｃｃｎｅｂ硒ｅｏｎｐｅｒｐｃⅡｄｉｃｕｌａｒｆｍｎｔｇｕｉｄｅ
图４．６基于垂直落雷的放电模拟现场
（３）模拟试验结果
表４．２模拟线路放电绕击率（％）
Ｔａｂｌｅ４．２ｓｈｉｅｌｄｉｎｇｆａｉｌｕｒｅｒａｔｅｏｆ恤ｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ（％）
ｐ口＝０口＝３０口＝４５留＝９０疗＝１５Ｏ．１３６Ｏ．２７５Ｏ．３６８Ｏ．４８１。