反击跳闸率计算详细说明

反击跳闸率计算说明

1.反击跳闸率定义：

雷击跳闸率是指在雷暴日数40=d T 的情况下、100km 的线路每年因雷击而引起的跳闸次数。它是由绕击跳闸率和反击跳闸率组成。而反击跳闸率是指在雷暴日数40=d T 的情况下、100km 的线路每年因雷击杆塔后引起对导线的逆向闪络发生跳闸的次数。

2.规程法详细计算说明：

规程法中的线路反击计算，工程上应用起来简单方便，而且它经过了实践的检验，能够满足目前我国一般输电线路的雷电反击系统设计要求。

运行经验表明，在线路落雷总数中雷击杆塔所占的比例与避雷线根数及地形有关。雷击杆塔次数与落雷总数的比值称为击杆率（g ），规程推荐的g 值如表1所示。

表1 击杆率（g ）

地 形

避雷线根数

0 1 2

平原 1/2 1/4 1/6 山区 — 1/3

1/4

雷击塔顶时，雷电流的分配状况如图1所示：

图1 雷击塔顶时的雷电流分布

由于一般杆塔不高、其接地电阻i R 较小，从接地点反射回来的电流波立即到达塔顶，使入射电流加倍，因而注入线路的总电流即为雷电流i ，而不是沿雷道

波阻抗传播的入射电流2

i

。

由于避雷线的分流作用，流经杆塔的电流i i 将小于雷电流i ，它们的比值β称

为杆塔分流系数：i

i

t =β，总的雷电流：g t i i i +=。

杆塔分流系数β的值在0.86~0.92的范围内，各种不同情况下的β值可由表2

i

R i

R

i

R

t

i

t

L

2

g i

2

g i

i

查得。

表2 一般长度档距的线路杆塔分流系数β值

线路额定电压/kV

避雷线根数

β 110 1 0.90 2 0.86 220 1 0.92 2 0.88 330 2 0.88 500

2

0.88

规程法认为雷击塔顶时绝缘子串上的过电压包含四个分量：

(1) 杆塔电流t i 在横担以下的塔身电感L a 和杆塔冲击接地电阻R i 上造成的压降使横担具有一定的对地点位u a 。

)(dt

di

L i R dt di L i R U a i t a t i a +=+=β

式中dt di 为雷电流波前陡度，可取平均陡度，即)/(6

.21s kA I T I dt di μ==，其中

I 为雷电流幅值(kA)，1T 为波前时间(μs)。式中横担以下的塔身电感L a 的值可由

表3查得的单位高度塔身电感L 0(t)乘以横担高度h a 求得即t

a t a t a h h

L h L L =⋅=)(0，

其中L t 为杆塔总电感。代入上式可得：

)6.2(t

a t i a h h

L R I U ⨯+=β

表3 杆塔的电感和波阻抗参考值

杆塔型式 杆塔单位高度塔身电感L 0(t)(μH/m) 杆塔波阻抗Z t (Ω) 无拉线钢筋混凝土单杠 0.84 250 有拉线钢筋混凝土单杠 0.42 125 无拉线钢筋混凝土双杠 0.42 125

铁 塔 0.50 150 门型铁塔 0.42 125

(2) 塔顶电压u top 沿着避雷线传播而在导线上感应出来的电压u 1，与上一分量u a 相似，杆塔电流i t 造成的塔顶电位为：

)(dt

di

L i R dt di L i R u t i t t t i top +=+=β

式中L t 为杆塔总电感。

应该指出，如果杆塔很高(例如大于40m)，就不宜再用一集中参数电感L t 来表示，而应采用分布参数杆塔波阻抗Z t 来进行计算，其值可以在表3中查得。

因塔顶电压波u top 沿避雷线传播而在导线上感应出来的电压分量u 1为：

)6

.2(1t i top L

R I k ku u +==β

其中，k 为考虑冲击电晕影响的耦合系数，可按下式得到

01k k k =

式中：k 1为电晕校正系数其值见表4：

k 0为导、地线间的几何耦合系数。

表4 耦合系数的电晕校正系数k 1 线路电压等级（kV ） 20~35 36~110 111~330

330以上 双避雷线 1.1 1.2 1.25 1.28 单避雷线 1.15 1.25 1.3 —

而k 0可以根据公式11

210Z Z k =来计算导线1与导线2之间的几何耦合系数。因1121Z Z <，所以10

k 0值约处于0.2~0.3的范围内。式中11Z 称为导线1的自波阻抗，21Z 称为导线2与导线1间的互波阻抗。对于架空输电线路来说可以根据以下公式计算自波、互波阻抗：

1111112ln 60Z r h v a ==、21'212121ln 60Z d d v a ==

式中2111a a 和分别为导线1的自电位系数和导线2与导线1之间的互电位系数，而21'2111,,,d d r h 的几何尺寸的定义见图2。

(3) 雷击塔顶而在导线上产生的感应雷过电压')(c i u 为

)1(6.20')

(k h h h I

u c

g c c i -=

式中：c h 为导线的平均对地高度，m ；

g h 为避雷线平均对地高度，m 。

(4) 线路本身工频工作电压u 2。

综上所述，在四个电压分量中，u 1与u a 同极性，u ’i(c)与u a 异极性，而u 2为工频交流电压，当发生雷击瞬间，它可能与u a 同极性，也可能与u a 异极性，取与u a 异极性的情况。而在一般计算中通常不计入极性不定的工频交流电压u 2。

为了简化计算，可假定各电压分量的幅值均在同一时刻出现，那么作用在绝缘子串上的合成电压U li 的幅值为

⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-+-+-=+-=)1(6.2)()1('0)(1k h h L k h h R k I U U U U c g t

t a i c i a li ββ

认为li U 等于线路绝缘子串的50%冲击闪络电压U 50%时，绝缘子串发生闪络，与这一临界条件相对应的雷电流幅值I 即线路雷击杆塔的耐雷水平I 1

1r 12

d '

12d 2

'2

'1

1h

1 图

2 两根平行导线及其镜像