[发明专利]分叉雷引起输电线路雷击间接击穿故障的仿真方法

说明书

本发明公开了一种分叉雷引起输电线路雷击间接击穿故障的仿真方法，包括以下步骤：建立输电线路模型：所述输电线路由送端变电站供电，经输电线路，把电能输送到受端变电站，输电线路每隔几百米由杆塔架设；建立雷电通道模型：利用R‑C支路等效雷电先导通道对地的放电过程；建立仿真模型：模拟真实输电线路由分叉雷引起间接击穿的过程。本发明能够定量计算分叉雷在输电线路上产生的放电脉冲的幅值，在实际运行中可辅助判断故障性质，对分叉雷引起输电线路雷击间接击穿的故障进行有效预防，避免了分叉雷间接击穿情况下对线路产生的隐患。

技术领域

本发明涉及一种分叉雷引起输电线路雷击间接击穿故障的仿真方法，属于输电线路防雷技术领域。

背景技术

雷电流会产生强烈的电磁场、热效应与应力作用，对输电线路及电气设备产生恶劣影响。由于雷电过程的复杂性以及造成雷击事故的原因多种多样，为了能掌握雷电特性准确分析雷电发展过程，目前大量采用雷电定位系统、雷电流和雷电过电压监测系统来记录故障波形，辅助雷击故障查找和识别。

国内外对于雷电过电压均作了大量的理论研究，建立了大量雷电过电压仿真模型，并基于仿真分析雷电冲击对超高速暂态保护和耐雷性能的影响，及对于短路故障的特征进行识别研究。上世纪80年代起，我国电网开始研究雷电监测技术，开发和建设雷电定位系统，目前已经在全国范围内建成电网雷电监测网，为实现雷击故障快速定位、雷击事故鉴别、雷电参数统计、防雷水平评估和雷电预警提供了可靠的平台。近年来从电磁场理论对雷击杆塔塔顶产生的感应过电压、反击过电压进行了计算和分析，对防雷计算和防雷设计的依据进行了补充。为了对线路雷击事故的性质进行深入研究，结合在线监测系统提供的监测数据，研究自动识别和诊断系统对雷击过电压的类型进行自动识别和诊断，并根据诊断结果采取过电压快速响应抑制的措施。

实际运行中，输电线路落雷点不可能全部集中在导线、避雷线与杆塔上，因此雷击的研究具有复杂性、不确定性。目前已有的研究大多是针对直接击穿的雷击，专门针对间接击穿的研究很少。两种击穿方式对电力系统的影响也不尽相同，间接击穿情况下会对线路产生隐患，但引起线路跳闸的几率比直接击穿小。在雷击故障特征方面，间接击穿也有别于直接击穿。

分叉雷就是雷击地面时，由于长空气间隙放电的随机性，雷电先导在下行发展过程中可能在电场强度相近的几个方向上同时出现多条分支先导，并同时击中多个地面物体的情况。由于分叉雷的特殊性，目前缺乏针对分叉雷雷击故障的研究，因此，需要提出一种分叉雷引起输电线路雷击间接击穿故障的仿真方法。

发明内容

针对目前研究存在的不足，本发明提出了一种分叉雷引起输电线路雷击间接击穿故障的仿真方法，其能够对分叉雷引起输电线路雷击间接击穿的故障进行有效判别。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

本发明实施例提供的一种分叉雷引起输电线路雷击间接击穿故障的仿真方法，包括以下步骤：

建立输电线路模型：所述输电线路由送端变电站供电，经输电线路，把电能输送到受端变电站，输电线路每隔几百米由杆塔架设；

建立雷电通道模型：利用R-C支路等效雷电先导通道对地的放电过程；

建立仿真模型：模拟真实输电线路由分叉雷引起间接击穿的过程。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述输电线路模型包括传输线几何尺寸和导体数据。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述雷电通道模型为雷电先导沿通道向下运动时将电荷存储在通道中，等效于电路中的储能元件电容上有能量储存，当雷电先导电晕的流注到达地面时，放电的最后阶跃开始，当回击向上发展，通道中的电荷对地放电相当于换路瞬间储存的能量通过电路中的电阻以热能形式放出。

作为本实施例一种可能的实现方式，在雷电通道模型中，雷击导线电压u 由下式估算：