[发明专利]考虑雷电风速联合分布的输电杆塔风偏设计风速确定方法

说明书

一种考虑雷电风速联合分布的输电杆塔风偏设计风速确定方法，是从目标区域的雷电定位系统和气象台站的风速观测数据中分别选取历史雷电数据和对应时间段的历史风速数据；计算每个雷电地闪日的雷电地闪次数，去除无雷电地闪日，同时找出每个雷电地闪日的日最大风速，按日最大风速降序从大到小逐日累加每一天的雷电地闪次数；当累加的雷电地闪次数第一次等于或大于总雷电地闪次数的5％时，将当日的日最大风速作为输电杆塔参考风偏设计风速，若该输电杆塔参考风偏设计风速大于现有规程按经验参数设置的输电杆塔风偏设计风速，则将该输电杆塔参考风偏设计风速设置为该目标区域的输电杆塔风偏设计风速，否则仍采用现有规定的输电杆塔风偏设计风速。

技术领域

本发明涉及输电杆塔风偏设计风速确定方法，特别涉及一种考虑雷电风速联合分布的输电杆塔风偏设计风速确定方法。

背景技术

输电线路容易遭受雷电绕击和风偏闪络，为保障输电线路安全运行，电力部门针对输电杆塔在不同运行工况下进行仿真分析，在设计风速以下可保障不同工况下的系统和人身安全。根据送电线路设计手册，杆塔塔头处的绝缘配合设计是按工频过电压、操作过电压及雷电过电压计算确定绝缘子形式、片数及在相应风速条件下导线对杆塔的空气间隙距离，并按雷电过电压进行安全校核。以图1为例，l为绝缘子串串长，φ、R分别为雷电过电压下绝缘子串风偏角及空气间隙，其中绝缘子串在雷电过电压下的风偏按风偏设计风速计算取值。

塔头处空气间隙选择原则是考虑绝缘子串风偏后空气间隙能耐受住雷电过电压而不被击穿。为适应不同地域的雷电风速特性，现行《110～750kV架空输电线路设计规程》规定，在沿海雷暴时风速较大地区及线路设计风速超过35m/s的地区采用15m/s作为杆塔风偏设计标准风速；对于内陆最大设计风速小于35m/s的地区一般采用10m/s作为杆塔风偏设计标准风速。

实际上，现有架空输电线路设计规程中选取的杆塔风偏设计风速是在缺乏海量准确雷电记录和高密度风速记录条件下的经验参数，并不一定能准确刻画对应的雷击风险。雷电过电压时的风偏闪络概率取决于风速与雷电的联合分布，如强雷暴时并发超设计风速的强风，将明显抬高雷电过电压下风偏闪络的风险。

实际生活中，强雷暴和大风具有很高的并发性，飑线天气下往往同时出现大量雷暴和强风。如强风天气下并发强雷暴，由风偏导致线路雷击跳闸的几率将会显著增加。香港地区年均风速约在5m/s左右，因地处沿海，经常遭台风侵袭，按现行规程该地区输电杆塔风偏设计风速应采用15m/s。但根据对2005年至2013年间香港地区雷电和风速数据的分析，发现雷电和风速具有强并发性，大风时往往伴随有强雷暴，约有20％的雷电地闪发生在风速大于或等于15m/s杆塔风偏设计风速条件下。因此，按现行架空输电线路设计规程基于经验参数设置的输电线路风偏设计风速并不合理。

因缺乏高密度风速数据，以往多认为输电线路频发的风偏闪络为工频过电压或操作过电压所致，对雷电过电压下的风偏闪络研究相对有限。如2014年7月，江西电网一座500kV杆塔发生风偏闪络故障，事后结合雷电定位系统数据的事故计算分析表明，该故障是由雷电过电压下的塔头间隙风偏闪络所致。因此，亟待提出充分考虑雷电风速联合分布的影响的输电杆塔风偏设计风速确定方法。

发明内容