[发明专利]一种考虑残压及非线性电阻的避雷器防护效果的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种考虑残压及非线性电阻的避雷器防护效果的分析方法。

背景技术

雷击导致输电线路跳闸是危害线路安全稳定运行的原因之一。南方电网中110kV以上输电线路雷击跳闸共1588次，其中雷击跳闸次数达到1.007次/(100km·a)，占总跳闸数的61.1%。而国内外对采用线路型避雷器改善输电线路的防雷性能已经达成共识，安装线路型避雷器是提高线路耐雷水平最直接最有效的手段。特别是在一些雷电活动频繁，雷击危害较大的地区，加装避雷器能够有效的提高耐雷水平，减少雷击跳闸率。但是由于避雷器价格较为昂贵，无法大面积使用。同时更重要的是，线路每相的耐雷水平相差较大，在确保一定耐雷性能的前提下，从技术经济的角度出发，没有必要所有相都安装避雷器。因此对线路避雷器运用方式的研究十分重要。

目前国内对于加装避雷器后优化耐雷水平的研究主要有以下三种方法，各种方法都有其不足之处：

1. EMTP法，使用EMTP虽然可以较好的构建模型并且进行计算，但是鉴于构建模型复杂，不利于推广使用。

2. 现场试验法，虽然能够十分准确的对于加装避雷器后的效果进行分析，但是考虑到试验的危险性，也同样不利于推广。

3. 未考虑残压的简单数值模型法，虽然克服了难以推广的缺点，但是由于其省略了避雷器的残压和非线性电阻，所以模型过于简化难以保证精确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种易于推广和精确性足够的分析考虑残压及非线性电阻的避雷器防护效果的方法。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种分析考虑残压及非线性电阻的避雷器防护效果的方法，包括以下步骤：

S1  模型构建

S1-1 雷电直击塔顶模型

当雷电直击塔顶且线路避雷器动作后的杆塔等值电路为：塔顶经并联的三条支路接地，第一支路经杆塔，等效为电感Lgt串联电阻Rch，第二支路经两侧相邻档避雷线，等效为电感Lb，第三支路流经与导线连接的避雷器，等效为3条并联的线路避雷器与导线电感Ld； 

设三条导线水平等高排列，                                                为总雷电流，、、分别为流经杆塔入地的电流、避雷器动作后向杆塔两侧相邻档导线分流的电流、杆塔两侧相邻档避雷线的电流分流；、、分别为杆塔等效电感,单位为μH、线路避雷器保护相导线杆塔两侧相邻档的电感并联值、杆塔两侧相邻档避雷线的电感并联值；为、并联值；为杆塔冲击接地电阻，单位为Ω；M为线路避雷器；

设雷电流具有斜角波头，，为雷电流的平均陡度（kV/μs），，为雷电流的波头长度，取，、的幅值分别为、（kA）线路避雷器动作后的残压为（kV），α为非线性系数，则计算公式如下所示：

                                                          （1）

                                                   （2）

                                            （3）

                                        （4）

                                             （5）

整理（4）得

                    （6）

设                                         （7）

则                                           （8）

整理（5）得

                        （9）

或                                     （10）

由（8）、（9）得

                      （11）

式中，为雷直击塔顶时杆塔分流系数；为雷直击塔顶时线路避雷器对雷电流的分流系数，n为输电线路并联分支数，其中n=1/x，x为安装避雷器的个数；

S1-2、雷电绕击导线模型