电压原理线路雷击过电压类别线路耐雷特性度量指标输电线路耐雷性能分析方法输电线路雷击跳闸率的计算耐雷水平影响因素雷电预警技术第章线路防雷性能及雷击风险模型建立计及工频电压的输电线路雷击跳闸率计算基本思路雷击过电压的概率函数考虑工频电压后跳闸机理分析联合概率密度函数的构建考虑工频电压的雷击跳闸率公式的构建不同情况下概率函数的应用算法实际应用华北电力大学硕士学位论文第章输电线路差异化防雷措施研究差异化防雷改造思想输电线路雷击故障发生的差异输电线路参数的差异输电线路防雷措施的差异邯郸地区雷击故障计算不同防雷措施的效果避雷器保护角对耐雷水平的影响地面倾角对耐雷水平的影响杆塔呼称高对耐雷水平的影响接地电阻对耐雷水平的影响落雷密度对耐雷水平的影响改造方案制定第章总结与展望参考文献攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果致谢作者简介华北电力大学硕士学位论文第章绪论选题目的及意义我国电力系统发展的步伐随着国民经济的快速发展日益加快。根据不完全的统计，年至年间，每年我国新增装机容量连续年超过了。“十五”期间我国新增装机容量累计达，到年底，全国发电总量已经超过。由于我国能源和负荷分布不均衡以及电力传输的特点，电网成为了我国能源输送的主要通道之。电网通过输电线路将发电厂变电站及电能用户各个点连接起来，承担着电能的输送分配任务，要提高电网运行可靠性，确保供电可靠性，必须提高输电线路的抗干扰能力，确保输电线路正常运行。所以，输电线路的供电可靠率，也是各电业局年度考核的指标之，充分体现了输电线路安全稳定运行的重要性。高压输电线路作为电力系统中电能传输的大动脉，遍布各地，其架设路径错综复杂，经过之处地理环境具有多样性，包括山地水域高原丘陵等等，而且随着用地的日渐紧张，电力线路的架设路径选取时要配合其他规划，为了降低投资，电力线路走廊的选取也受到了很大程度的限制，常常暴露在雷击环境中。国家电网公司年的生产运行情况数据表明我国电压等级的全线路跳闸故障中为输电线路雷击跳闸故障，而等级的输电线路中线路跳闸的为雷击跳闸，输电线路雷击闪络占跳闸故障的，输电线路为。在日本，超过的电力系统事故是由于雷击引起的国外统计数据显示，高压超高压输电线路运行过程中雷害事故约占总事故半以上。为了减少雷击引发的线路跳闸导致供电中断事故，同时保障变电所站发电厂的安全运行，必须将雷击事故减少到可接受的程度，因此输电线路的防雷措施必不可少。考虑技术与经济上的合理性，结合现场实际和运行经验，采取了系列的防雷措施。由于雷电是种随机发生的自然现象，落雷的时间地点都是难以预料的，具有不确定性的特点，因此，盲目地增强输电线路的防雷保护措施，有时候并不定能够有效地降低雷击引发闪络的概率，还可能会适得其反。我国地处温带，属于雷电活动比较活跃的区域，从以往的故障记录中可以发现，雷击引起的故障跳闸事故在总事故次数中占有很大的比例，的故障是由雷电直接或间接的作用所造成的。主要原因还是不能准确判别引起故障的雷击类型，以致所采用的防雷措施没有针对性，使得些防雷措施对于提高输电线路耐雷水平效果甚微。并且雷击产生的干扰对基于故障暂态行波信号的输电线路行波保护和行波测距装置的精度与动华北电力大学硕士学位论文作正确率也有很大的影响。因此降低雷击线路造成故障的概率和消除雷击干扰对电力系统保护装置的影响十分必要。对输电线雷击物理机理的深入分析也具有很高的基础性价值。在现今我国的能源结构下，全国互联大电网格局是电力系统发展的主要趋势，建设安全稳耐雷特性呈正相关，和雷击跳闸率呈负相关。即线路的耐雷水平越高，耐雷特性则越好当线路的跳闸率越高，雷电耐受的能力越低。我国以雷暴日为雷击跳闸率的基准，所以雷击跳闸率要进行相互比较，要将具体的线路跳闸的次数换算到同条件下。合理恰当的耐雷水平与线路经济技术的指标有直接的关系。如采用合理雷电防护措施，能避免因为雷击所引起的线路频繁跳闸，减少带来的重大经济损失。可是不能为了要提高输电防雷的能力，而过多增加对防护的投资。换句话说，因地制宜，“对症下药”，依据线路实际具体情况，例如电压等级负荷的重要性系统的运行方式地形地貌及气候条件等等因素周全综合分析考虑防雷措施。输电线路耐雷性能分析方法规程法反击跳闸率是规程法中的种计算方法，在工程上使用简单方便，并且规程法得到了实践检验，可以满足目前我国对般线路反击防护的设计要求。可是，计算分析输电线路反击跳闸率时，视输电线路杆塔为等值电感，任意两点具有相同的电感，规程法不能够反映雷击杆塔塔顶的时候，雷电流在杆塔的内部反射波及传播过程能对杆塔塔顶电位产生的影响，也无法反映杆塔绝缘子串不同时刻的变化情况。所以，规程法仅仅是种简化了的计算耐雷性能的方法，与实际情况存在些差距。蒙特卡洛法对输电线路计算雷击跳闸率时用蒙特卡洛法，看成是种应用计算机来模拟线路的耐雷性能数值实验。优点是计算防雷中的许多参数是变化的，蒙特卡洛法能产生出随机数模拟实际的雷击部位雷电流幅值线路电压等等，能够相对如实反应出实际情况，并且计算时间相对较少。不过其不足之处在于输电线路耐雷水平仿真的必要条件是拥有符合雷击客观规律的原始数据，仿真的结果受这些原始数据的影响巨大。并且很难收集这些原始数据，当前也不存在个相对统的判据。行波法华北电力大学硕士学位论文行波法的思路是把杆塔分为几个部分，且将每部分看作线路段，在仿真时使用分布参数模拟，并将这些分布参数的线路段相接，连成集总参数模型，最后运用集总参数模型节点计算方法，计算出每个杆塔节点电压值，得到不同时刻绝缘子串两端电压值，和绝缘子串伏秒特性进行比较，判断出绝缘子串是否闪络，这个过程反映了杆塔内部雷电流波的传播过程，和杆塔每个节点的电压受雷电流反射波的影响情况。由于线路的贝杰龙模型是行波法的基础，所以也称行波法为贝杰龙法。仿真由开发编写的电磁暂态仿真软件，是目前电力系统使用的最多的暂态过程的仿真软件。贝杰龙法是的基础，所以的第步是将分布参数线路与集中参数储能元件等效到个集总参数的电阻性网络中，然后运用计算电阻性网络的方法，计算得到电路的波过程。进而得到雷击的时候线路的过电压，因为不用复杂的编程，在防雷计算中得到广泛的使用。并且，模拟杆塔接地电阻，由于之前计算的方法通常多数是运用特定的阻值电阻来模拟，而没有充分考虑接地电阻有着冲击的特性，而计算反击跳闸率时自然也忽略了冲击电晕。杆塔冲击接地的电阻和工频接地的阻抗是不同的，冲击接地的电阻是时间的函数，在工程中常常运用固定的电阻大体表示杆塔接地电阻冲击的特性。雷击导线或者地线时有冲击电晕，而冲击电晕会在传播过程中让波产生幅值衰减及变形的现象，导线的耦合系数受其影响，波阻抗和波速减小。在我国规程法中规定了电晕修正系数来计算线路冲击电晕的影响，而在建模过程中则不考虑冲击电晕的影响。运用分布参数的线路段表示杆塔是目前模拟杆塔相对准确的方法，采用波在杆塔的内部视在波阻抗和传播速度表征雷电流波在杆塔内部传播的特性。最终试验表明，在杆塔内部波速是远远小于光速的，而且塔顶电位会升高。这是因为杆塔横担对电位的增长起到了定的延缓作用。冲击接地电阻反映了杆塔冲击接地特性参数，在影响输电线路的跳闸率的各个因素中被证明最重要的个便是冲击接地电阻。电气几何模型电气几何模型是种几何分析计算模型，将线路的结构雷电的放电特性和尺寸起联系起来建立的。电气几何模型在年由和提出，存在很多关于研究电气几何的模型。的绕击计算模型是经典的核心。在雷击物体过程中，先导放电通道的头部在到达被击物体的临界击穿的距离击距之前，击中点都是不明确的，先导放电的通道头部最先到达哪个物体击距之内，也就是向该物体放电击距只和雷电流幅值存在关系，华北电力大学硕士学位论文不过和其它因素没有关系雷电先导对杆塔地线及导线的击距是相等的。不过上述击距的计算公式大都没有考虑到导线的高度影响，也没有考虑到放电的分散特性，与其它因素对击距的影响还有雷击大地导线避雷线时的差异，假设先导对这三者的击距是相等的。基于先导发展法的线路雷击模型线路绕击的先导发展模型由在年提出来，该模型觉得雷击是由于结构物上的上行先导和下行先导的相遇而发生的。的先导发展模型还相对细致认真考虑了上下行先导的相遇发展的过程，还使用定量来初步描述了该过程，这在输电线路雷电绕击的研究上取得的个不错的进步，可是在推导过程中并没有考虑到导线工作的电压，是以线板间隙的先导起始电压为基础提出了水平导线上行先导的起始判据。和提出了线路绕击先导发展的模型，这是自然雷电的放电过程与长空气间隙的放电过程的相似性为基础，使用长间隙的放电模拟雷电的放电过程。由于分段对杆塔处的雷电绕击和线路情况分别计算分析，所以该模型有很大的适应性这优点。不过，因为该模型是以计算机辅助分析及模拟试验为基础，计算通常比较繁杂，所以限制了它在工程上的广泛应用。我国的学者王晓瑜教授等构建了雷电先导的位置对导线放电的等概率曲线，是采用模拟试验的方法研究雷击的分散性，并且同时考虑数条上行先导的竞争的基础上建立的。且把该曲线引到先导发展法的最后步表现最后的跃变分散性。该方法在定的程度上为我们解释了放电随机性的问题，也比较好的说明了经典电气的几何模型所没有办法解释的现象。可是缺乏对整个影响线路的绕击率多个因素的研究，需要进步研究能否应用到实际中去。不过综合考虑，先导发展模型比较详细充分地考虑到多种复杂因素的影响及雷电的发展物理过程。运用先导发展模型能够更加精确无误地计算雷电绕击的跳闸率，不过同时先导发展模型还不够完善，运用不样的参数和判据所得到的计算结果差异较大，还需要进行许多的研究工作才能够比较好地应用到工程中。输电线路雷击跳闸率的计算线路也许和受雷击的次数与线路的等值受雷击宽度线路经过地区雷电的活动程度和线路长度每平方公里地面每个雷暴日的平均落雷次数之间存在关系。受雷击的次数线路也许对雷击输电线路的跳闸次数产生了很大的影响。通常将导线对地华北电力大学硕士学位论文面的遮蔽宽度或者避雷线取，即侧宽度是，是依据运行经验和模拟试验取值的。这样长的输电线路对地面的受雷害面积或者遮蔽面积为𝐻𝑎𝐻𝑑假如取每年的个雷暴日为标准值，般地面落雷密度是，这时，每年输电线路遭受的雷击次数是𝐻𝑑𝐻