基于強(qiáng)氣吹擾動下的建弧率計算模型研究

，，，

(1.廣西大學(xué) 電氣工程學(xué)院，南寧 530004; 2.新疆塔城市供電局，新疆 塔城 834700)

0 引言

由雷擊過電壓而造成的輸電線路故障占總故障的70%左右[1]，傳統(tǒng)的防雷方式基于“堵塞型”的防雷理念[2-3]，包括架設(shè)避雷線、安裝避雷器、加強(qiáng)線路絕緣配合、降低沖擊接地電阻等，雖然在一定程度上限制了雷擊過電壓，但難以從根本上降低雷擊跳閘率，本文所研究的強(qiáng)氣流氣流滅弧裝置，基于“疏導(dǎo)型”的防雷理念，允許線路絕緣有一定的閃絡(luò)次數(shù)，在疏導(dǎo)雷電流入地的同時，能夠在工頻續(xù)流形成暫態(tài)電弧的最初階段進(jìn)行可靠深度的抑制，完全避免了工頻暫態(tài)電弧向穩(wěn)態(tài)電弧的轉(zhuǎn)變，通過定向疏導(dǎo)，以快制強(qiáng)，從根本上降低了線路“建弧率”，使得線路雷擊跳閘率大幅降低[4-12]。

1 強(qiáng)氣吹擾動下滅弧原理及結(jié)構(gòu)

1.1 強(qiáng)氣吹擾動下滅弧原理

強(qiáng)氣吹擾動作用的滅弧防雷分為兩個階段：第一個階段為引?。坏诙€階段為滅弧。

在引弧階段，引弧電極通過與線路絕緣子串形成絕緣配合，使得引弧電極兩端的臨界擊穿電壓始終低于絕緣子串的閃絡(luò)電壓。存在引弧電極的情況下，兩極之間優(yōu)先發(fā)生沖擊閃絡(luò)，在并聯(lián)間隙上形成沖擊閃絡(luò)通道。如果絕緣子串污穢或者受潮很嚴(yán)重，在其表面發(fā)生沿面閃絡(luò)時，引弧電極通過積聚的感應(yīng)電荷與電弧之間庫倫力的作用，將電弧拉離絕緣子表面，吸引到并聯(lián)間隙之間。

在滅弧階段，沖擊閃絡(luò)電流流經(jīng)引弧通道會引發(fā)氣吹發(fā)生器的動作，在半封閉滅弧室內(nèi)會產(chǎn)生強(qiáng)迫對流氣流。滅弧室內(nèi)的強(qiáng)迫對流方式有橫吹和縱吹，但是在本文提出的方案中，縱吹作用占主導(dǎo)地位。強(qiáng)氣流的存在使得滅弧室內(nèi)壓強(qiáng)增大，溫度降低，改變滅弧室內(nèi)的條件。強(qiáng)氣吹擾動下交流電弧的熄滅過程可以結(jié)合上述兩種理論進(jìn)行解釋。介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)理論指出氣隙兩端的交流電弧在電流過零點之后如果不滿足熄滅條件，就會發(fā)生重燃。強(qiáng)氣吹擾動作用的介入會使氣隙介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度發(fā)生改變。弧隙內(nèi)因為過零點前電弧的燃燒而嚴(yán)重下滑的氣體介質(zhì)強(qiáng)度在強(qiáng)氣吹作用下會發(fā)生徹底改變。強(qiáng)氣吹擾動作用下的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度應(yīng)該為原有值與擾動影響值之和。強(qiáng)氣吹擾動下的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度見圖1。

圖1 強(qiáng)氣吹擾動下的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度Fig.1 Dielectric recovery strength under the disturbance of strong air blowing

1.2 強(qiáng)氣吹擾動下的滅弧結(jié)構(gòu)

滅弧器結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 滅弧器結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of arc extinguishing device

強(qiáng)氣吹工頻電弧的熄滅示意圖見圖3。

圖3 強(qiáng)氣吹工頻電弧的熄滅示意圖Fig.3 Extinction of arc by strong blowing

2 滅弧試驗

本文在實驗室多次模擬了雷擊過程，對強(qiáng)氣吹擾動滅弧器試品進(jìn)行沖擊電流試驗與工頻滅弧試驗。通過進(jìn)行多次重復(fù)性試驗，求出氣吹的速度，收集滅弧擾動作用時間以及該次作用對應(yīng)的滅弧狀況等數(shù)據(jù)。每做一次工頻滅弧試驗就收集一次擾動時間的數(shù)據(jù)。用這些數(shù)據(jù)來分析滅弧率函數(shù)，以及建弧率的計算公式。

在對滅弧試驗進(jìn)行說明之前，對幾個術(shù)語的定義作出解釋。

1)把從沖擊閃絡(luò)發(fā)生時刻起到氣吹發(fā)生器產(chǎn)生出氣體的這段時間稱為響應(yīng)時間，用符號tx表示。

2)把從沖擊閃絡(luò)發(fā)生時刻起到氣流抵達(dá)滅弧室最下端的這段時間稱為抵達(dá)時間，用符號td表示。

3)在一次滅弧事件中，強(qiáng)氣吹氣流干擾電弧形成的時間，稱為擾動作用時間，用tr表示。試驗中tr為工頻續(xù)流電弧從氣吹擾動作用開始(電流發(fā)生突變的點)到熄滅(滅弧成功)或者發(fā)生重燃(滅弧失敗)的時間。

4)從沖擊閃絡(luò)開始到電弧成功熄滅的時間稱為滅弧時間，用tm表示。

5)把擾動作用時間tr內(nèi)成功熄滅電弧的概率稱為tr時間內(nèi)的滅弧率，用符號ε表示。在實驗條件下，把單次擾動作用時間對應(yīng)的滅弧成功次數(shù)與總出現(xiàn)次數(shù)的比值稱作該時刻的滅弧率，用ω表示。

2.1 氣吹速度測量試驗

一次氣吹速度的測量需要進(jìn)行兩個沖擊電流實驗。該試品在到西安高壓電器研究院試驗前已經(jīng)做過其氣體發(fā)生裝置的響應(yīng)時間測試。該測試中僅利用小電弧作為觸發(fā)電源，一個用來測量氣吹氣流達(dá)到滅弧筒底部的時間。試驗回路示意圖見圖4。

圖4 響應(yīng)時間的試驗回路示意圖Fig. 4 Test circuit diagram of response time

圖5 抵達(dá)時間的試驗回路示意圖Fig.5 Test circuit diagram of arrival time

示波器測得的響應(yīng)時間結(jié)果和抵達(dá)時間結(jié)果分別見圖6和圖7。

圖6 響應(yīng)時間測量結(jié)果Fig.6 Measurement results of response time

圖7 抵達(dá)時間測量結(jié)果Fig.7 Measurement results of arrival time

圖中位于下方的曲線是R1上的電壓信號CH1，代表沖擊電流脈沖信號。位于上方的曲線是R2上的電壓信號CH2，代表著沖斷連接導(dǎo)線的強(qiáng)氣吹氣流信號。圖6每格的時間為200 μs，圖7每格時間為500 μs。從圖6可知，響應(yīng)時間tx約為0.2 ms。從圖7中可讀出，抵達(dá)時間td約為1.2 ms。兩者間的時間差為1 ms。于是滅弧室內(nèi)的縱吹平均速度

2.2 擾動作用時間測量試驗

為驗證強(qiáng)氣吹擾動作用下滅弧防雷方案的可行性，得出擾動作用時間，在實驗室條件下模擬雷擊條件，進(jìn)行工頻滅弧試驗。在進(jìn)行工頻試驗時，先是電弧在施加電壓的作用下穩(wěn)定燃燒，然后再通過觸發(fā)回路引起氣吹發(fā)生器產(chǎn)生擾動因子來進(jìn)行滅弧。而實際運(yùn)行線路上的強(qiáng)氣吹擾動滅弧器是在沖擊閃絡(luò)之后就開始產(chǎn)生強(qiáng)氣吹氣流干擾放電過程，在放電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定電弧之前進(jìn)行滅弧，如果一次滅弧失敗，再由交流電弧觸發(fā)強(qiáng)氣吹擾動滅弧器，實現(xiàn)二次滅弧過程。模擬試驗與實際情況有所不同，工頻滅弧試驗產(chǎn)生的電弧電流比實際情況大很多，但是兩者擾動作用時間的差異很小，因此可以用來測量擾動作用時間。工頻滅弧試驗的滅弧回路和觸發(fā)回路見圖8。

圖8 工頻試驗回路和觸發(fā)回路試驗原理圖Fig.8 Schematic diagram of AC voltage test circuit and trigger circuit

電弧電流為100 A時的一次滅弧成功的試驗結(jié)果和滅弧失敗的試驗結(jié)果見圖9。

圖9 一次工頻滅弧實驗的結(jié)果(Ih=100 A)Fig.9 An arc extinction test result(Ih=100 A)

從圖9可看出，電弧在氣吹作用下并不是立即熄滅，而是等到電弧電流到達(dá)過零點時才沒有繼續(xù)重燃。也就是說電弧電流是在氣吹擾動作用后的第一個過零點熄滅的。當(dāng)然，在強(qiáng)氣吹擾動的作用下，電弧電流不再沿著原來的趨勢變化，其陡度變大，達(dá)到電流過零的時間更快。在該種情況下滅弧時間tm就是從A點到B點的時間。從示波器上可以讀出tm=4.5 ms。這就說明強(qiáng)氣吹擾動滅弧的速度很快，能夠在自動重合閘發(fā)生前消滅電弧。此時，由于響應(yīng)時間tx的存在，使得滅弧時間Tm略大于擾動作用時間tr。由前面試驗結(jié)果知，響應(yīng)時間tx約為0.2 ms，相對比較小，tx/tm=1/22.5<5%。因此可以近似的認(rèn)為擾動作用時間tr等于滅弧時間tm。對后面的結(jié)果也將進(jìn)行此種近似處理，不考慮響應(yīng)時間的影響。

如果是滅弧失敗的情況下，則不會存在滅弧時間，即滅弧時間tm無窮大。滅弧失敗情況下的電弧電流變化情況見圖10。

圖10 一次滅弧試驗的結(jié)果(Ih=100 A)Fig. 10 Another arc extinction test result(Ih=100 A)

圖10中，示波器上的電弧電流(CH3)在過零點后于B點又發(fā)生了重燃。從A點到B點的時間近似為此時的擾動作用時間tr。從示波器上可以讀出此時的擾動作用時間tr=7.0 ms。電弧重燃后，其電流的變化曲線因為擾動作用會有所改變。

高速攝像機(jī)記錄的強(qiáng)氣吹擾動滅弧宏觀過程見圖11。

圖11 高速攝像儀拍攝的電弧發(fā)展過程Fig.11 Arc development process shot by high speed camera

從圖11(a)可看出，剛產(chǎn)生放電時，電弧的溫度比較低、直徑比較小，因此表現(xiàn)細(xì)小的較暗光線。由于溫度低，直徑小，所以散熱功率Ps較小。而電弧輸入功率Ph卻較大。此時dWQ/dt=Ph-Ps>0，電弧將會有多余的能量用來發(fā)展壯大。所以隨著時間延長，電弧變粗變亮。

從圖11(b)可看出，電弧穩(wěn)定燃燒的階段時電弧的能量輸入與耗散平衡，直徑、溫度、亮度基本不發(fā)生變化。

2.3 多次重復(fù)性試驗測得的試驗數(shù)據(jù)

通過多次重復(fù)性試驗，測量電弧電流為10 A、50 A和100 A時的擾動作用時間，記錄各個擾動作用時間對應(yīng)的滅弧情況，統(tǒng)計各個時間下滅弧成功次數(shù)，失敗次數(shù)以及總的出現(xiàn)次數(shù)。見表1至表3。

表1 擾動作用時間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(Ih=10 A)Table 1 Statistical data of the disturbance action time(Ih=10 A)

表2 擾動作用時間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(Ih=50 A)Table 2 Statistical data of the disturbance action time(Ih=50 A)

表3 擾動作用時間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(Ih=100 A)Table 3 Statistical data of the disturbance action time(Ih=100 A)

把電弧電流Ih=10 A、50 A、100 A時，擾動作用時間的相關(guān)數(shù)據(jù)分別輸入到一個坐標(biāo)上，可以得到擾動作用時間與對應(yīng)事件次數(shù)的統(tǒng)計曲線，見圖12。

(a)Ih=10 A

(b)Ih=50 A

(c)Ih=100 A

從出現(xiàn)總次數(shù)曲線上可看到，擾動作用時間分布很集中，電弧電流Ih=10 A時，擾動作用時間tr集中分布在3～5 ms范圍內(nèi)；電弧電流Ih=50 A時，擾動作用時間tr集中分布在4.5～7 ms范圍內(nèi)；電弧電流Ih=100 A時，擾動作用時間tr集中分布在5.5～9.5 ms范圍內(nèi)；隨著電弧電流增大，擾動作用時間分布范圍變廣；隨著電弧電流增大，擾動出現(xiàn)次數(shù)曲線右移，擾動作用時間增大。

從滅弧成功次數(shù)曲線上可看到，滅弧成功次數(shù)曲線略低于總出現(xiàn)次數(shù)曲線。滅弧成功的擾動作用時間(即滅弧時間)分布也很集中。隨著電弧電流的變化，該曲線的變化趨勢與總出現(xiàn)次數(shù)曲線的變化趨勢相同。隨著電流增大，成功次數(shù)曲線分布時間范圍變廣，滅弧時間延長。

從滅弧失敗次數(shù)曲線可看出，滅弧失敗次數(shù)曲線一直比較低緩，遠(yuǎn)低于其他兩條曲線，這說明了強(qiáng)氣吹滅弧防雷方案在滅弧成功率上具有相當(dāng)高的水平；當(dāng)出現(xiàn)的擾動作用時間極小時，不會出現(xiàn)滅弧失敗次數(shù)；隨著擾動時間的增大，滅弧失敗次數(shù)占的比例增大。

3 數(shù)據(jù)擬合與建弧率求導(dǎo)

3.1 數(shù)據(jù)擬合

表1至表 3中的數(shù)據(jù)是直觀的實驗結(jié)果的記錄，必須對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求出各個擾動作用時間對應(yīng)的出現(xiàn)概率P以及對應(yīng)的該時刻的滅弧率ω。P用單次出現(xiàn)次數(shù)除以總的次數(shù)來計算。ω為該次時間的滅弧成功次數(shù)與該時間出現(xiàn)次數(shù)的比值。根據(jù)表1，可得到Ih=10 A時各個擾動作用時間tr的數(shù)據(jù)見表4。

表4 各個擾動作用時間對應(yīng)的數(shù)據(jù)(Ih=10 A)Table 4 Data corresponding to the disturbance action time(Ih=10 A)

Ih=50 A時，各個擾動作用時間對應(yīng)的參數(shù)見表5。

表5 各個擾動作用時間對應(yīng)的參數(shù)(Ih=50 A)Table 5 Data corresponding to the disturbance action time(Ih=50 A)

Ih=100 A時，各個擾動作用時間對應(yīng)的數(shù)據(jù)見表6 。

表6 各個擾動作用時間對應(yīng)的數(shù)據(jù)(Ih=100 A)Table 6 Data corresponding to the disturbance action time(Ih=100 A)

上述數(shù)據(jù)處理完之后，就能將得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入OriginPro軟件進(jìn)行擬合。OriginPro軟件是OriginLab公司研發(fā)的專業(yè)制圖和數(shù)據(jù)分析軟件，具有很強(qiáng)大的繪圖與數(shù)據(jù)分析功能。將上述數(shù)據(jù)導(dǎo)入OriginPro之后，選擇多項式擬合工具，通過不斷嘗試，尋找合適的擬合模型函數(shù)，逼近測量數(shù)據(jù)，得到符合的擬合結(jié)果。

在擬合過程中，對滅弧率進(jìn)行擬合時，采用4階擬合模型函數(shù)，表達(dá)式為

y=A0+A1x+A2x2+A3x3+A4x4

(1)

而對出現(xiàn)概率進(jìn)行擬合時，選用的模型函數(shù)為

(2)

在A>0、W>0的情況下，最大概率將會在xc處取得。

電弧電流Ih=10 A時的擬合曲線見圖13。

(a)出現(xiàn)概率的擬合曲線與擬合殘差

(b)滅弧率(%)的擬合曲線與擬合殘差

在擾動作用時間tr較大時，由于采集到的樣品數(shù)據(jù)少，而數(shù)據(jù)采集具有偶然因素，因此增加或減少一次數(shù)據(jù)會造成很大誤差，因此導(dǎo)致擬合殘差大。而擾動作用時間tr比較小的前段時間，擬合比較真實。

此時得出的概率函數(shù)的系數(shù)：y0=0，A=34.404 74，W=1.233 03，xc=4.276 3，最大概率H=17.763 35。滅弧率函數(shù)的系數(shù)(將滅弧率轉(zhuǎn)換成百分制之后的大小)：A0=6.1265×10-3，A1=93.99，A2=-29.819，A3=3.719，A4=-0.168

電弧電流Ih=50 A時的擬合曲線見圖14。

電弧電流Ih=50 A時的概率與滅弧率的擬合曲線，其擬合度比Ih=10 A時高，曲線的擬合殘差比較小，曲線更加逼近真實的情況。同時由于測量結(jié)果誤差小了許多，所以殘差也較小。

Ih=50 A的概率函數(shù)的系數(shù)：y0=-0.5，A=58.969 43，W=2.175 03，xc=5.761 37，最大概率H=17.260 04。其滅弧率函數(shù)的系數(shù)：A0=0.004 96，A1=73.606 87，A2=-18.358 89，A3=1.815 29，A4=-0.066 38

(a)出現(xiàn)概率的擬合曲線與擬合殘差

(b)滅弧率的擬合曲線與擬合殘差

電弧電流Ih=100 A時的擬合曲線見圖15。

電弧電流Ih=100 A時的擾動作用時間對應(yīng)的概率擬合曲線比較平緩，在中間位置擾動作用時間分布密集的時間段，曲線的擬合殘差近似為零；其滅弧率的擬合曲線殘差也較小，而且由于測量到的數(shù)據(jù)誤差小，所以曲線與真實情況十分接近，曲線十分平滑。

(a) 出現(xiàn)概率的擬合曲線與擬合殘差

(b)滅弧率的擬合曲線與擬合殘差

Ih=100 A的概率函數(shù)的系數(shù)：y0=-0.7，A=83.592 53，W=3.79635，xc=7.586 19，最大概率H=14.017 85。其滅弧率函數(shù)的系數(shù)：A0=0.286 65，A1=46.943 6，A2=-7.437 19，A3=0.450 18，A4=-0.010 49。

將不同電弧電流值對應(yīng)的概率擬合函數(shù)系數(shù)與滅弧率擬合函數(shù)系數(shù)分別列于一個表格，可以方便對其進(jìn)行對比，見表6和表7。

表6 概率擬合函數(shù)系數(shù)Table 6 Coefficient of probability fitting function

表7 滅弧率擬合函數(shù)系數(shù)Table 7 The coefficient of Quenching rate fitting function

由此，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到了擾動作用時間的概率函數(shù)：

(3)

函數(shù)的系數(shù)見表6。實際當(dāng)中可以取擬合的平均值，也可以取最佳擬合值。

擾動作用時間tr與滅弧率ω的函數(shù)表達(dá)式為

(4)

不同電弧電流下的ω(tr)函數(shù)的系數(shù)見表7。實際當(dāng)中可以取擬合的平均值，也可以取最佳擬合值。

某擾動作用時間點對應(yīng)的概率乘以該點的滅弧率就是成功滅弧事件發(fā)生在該擾動時間的概率。概率函數(shù)P(tr)與滅弧率函數(shù)ω(tr)相乘，其物理意義就是擾動時間是在tr點而且在該點滅弧成功的概率。

3.2 強(qiáng)氣吹擾動下建弧率的求導(dǎo)

本文對建弧率新算法的推導(dǎo)是在原有規(guī)程法上進(jìn)行的。強(qiáng)氣吹擾動作用下的建弧率不再是規(guī)程法當(dāng)中的關(guān)于氣隙平均電壓梯度的一元函數(shù)，此種條件下，建弧率的計算應(yīng)該充分考慮強(qiáng)氣吹擾動作用時間內(nèi)的滅弧率的大小，只有在強(qiáng)氣吹擾動滅弧失敗的情況下才會回到原來規(guī)程法中的建弧過程。因此建弧率計算應(yīng)該在原有值基礎(chǔ)上乘以一個抑制系數(shù)，這個抑制系數(shù)就是1/[1-ε(tr)]，它是一個小于1～0范圍內(nèi)的值。

上面我們通過擬合得出了擾動作用時間的概率函數(shù)P(tr)以及擾動作用時間點對應(yīng)的滅弧函數(shù)ω(tr)，因此我們就可以知道某個擾動時間出現(xiàn)，并且在該時間點能成功滅弧的概率函數(shù)為概率函數(shù)P(tr)與滅弧函數(shù)ω(tr)的乘積。

擾動作用時間tr內(nèi)的滅弧率ε(tr)是關(guān)于擾動作用時間的分布函數(shù)。ε(tr)的求法是P(t)·ω(t)在0到tr內(nèi)的積分，是個關(guān)于擾動作用時間的函數(shù)。即

(5)

強(qiáng)氣吹擾動作用對建弧率抑制系數(shù)的倒數(shù)[1-ε(tr)]就可以求出。

(6)

因此，強(qiáng)氣吹擾動作用時間下，建弧率η′的計算公式為

(7)

式中,P(tr)與ω(tr)的函數(shù)已經(jīng)在3.1節(jié)中進(jìn)行了擬合求取，見式(3)和式(4)，函數(shù)系數(shù)可以從表6和表7中選取。而原有建弧率的計算式為

η=(4.5E0.75-14)×10-2

(8)

(9)

(10)

式中：Lj表示絕緣子串的放電距離，m；Lm是木橫擔(dān)線路的線間距離，m；Ue為線路額定電壓，kV。因此強(qiáng)氣吹擾動作用時間tr內(nèi)建弧率η′計算為

(11)

式(11)就是強(qiáng)氣吹擾動作用時間tr內(nèi)建弧率關(guān)于擾動作用時間與平均電壓梯度的計算公式，它是個二元函數(shù)η′(tr,E)。

在氣隙的電壓平均梯度不變的情況下，擾動作用時間tr在一定的范圍內(nèi)其值越大，代表強(qiáng)氣吹擾動的時間越久，擾動作用時間tr內(nèi)的滅弧率ε將會越大，強(qiáng)氣吹擾動作用對建弧率的促進(jìn)系數(shù)1-ε(tr)將會越小，導(dǎo)致強(qiáng)氣吹擾動作用下的建弧率η′也越小。根據(jù)經(jīng)驗，這個范圍上限為25 ms，超過這個上限繼續(xù)增加擾動作用時間，滅弧率幾乎不會增大。也就是說在一定時間范圍內(nèi)(經(jīng)驗值為25 ms)強(qiáng)氣吹擾動作用下建弧率η′是個與擾動作用時間tr成反向變化的參數(shù)。當(dāng)擾動作用時間tr大于一定值時，滅弧率ε(tr)將會等于1，促進(jìn)系數(shù)1-ε(tr)=0，建弧率直接會變?yōu)榱恪?/p>

假設(shè)擾動時間取10 ms，通過Matlab可以計算出對應(yīng)的滅弧率為94.78%，于是1-(tr)就為5.22%，所以強(qiáng)擾動下建弧率降低到原來值的5.22%，這個值非常低，證明強(qiáng)氣吹滅弧方案抑制建弧的效果良好。

4 強(qiáng)氣吹擾動下的防雷計算

在進(jìn)行強(qiáng)氣吹擾動作用下的防雷計算時，需要計算新條件下的雷擊跳閘率。架空線路的雷擊跳閘率應(yīng)該是雷擊桿塔跳閘率n1和繞擊跳閘率n2之和。將強(qiáng)氣吹擾動作用下的的建弧率替換掉原有的建弧率，代入雷擊跳閘率的計算式中，可得強(qiáng)氣吹擾動作用下的雷擊跳閘率計算公式：

(12)

式中：N為雷擊次數(shù)，g為擊桿率；Pα為繞擊率；PI1為大于或等于雷擊塔頂耐雷水平的概率；PI2為大于或等于繞擊導(dǎo)線耐雷水平的概率。新的雷擊跳閘率n′為原來值n的1-ε(tr)倍。其中擊桿率g規(guī)程法中給出了具體參數(shù)，見表8。

繞擊率可以通過規(guī)程法給出的算法計算，繞擊率與保護(hù)角和桿塔高度的關(guān)系曲線見圖16。ε(tr)則能采用前面章節(jié)中擬合的函數(shù)來求取。

表8 擊桿率Table 8 Lightning striking rate against poles

圖16 繞擊率與保護(hù)角和桿塔高度的關(guān)系曲線Fig.16 Relation curve between shielding failure rate and protection angle and height of tower.

5 結(jié)論

根據(jù)以上分析，可以得到以下幾點結(jié)論：

1)強(qiáng)氣吹擾動滅弧方法由于存在氣吹發(fā)生器不僅能主動吸引沖擊閃絡(luò)電流，而且具有主動滅弧的功能，在工頻電流轉(zhuǎn)向穩(wěn)定電弧之前就能實現(xiàn)滅弧。

2)強(qiáng)氣吹擾動作用會使氣體介質(zhì)的恢復(fù)強(qiáng)度發(fā)生變化，在原有值上增加擾動因素恢復(fù)強(qiáng)度，使得電弧電流過零后，交流電弧滿足熄滅條件。同時強(qiáng)氣吹擾動會增加對流散熱功率，破壞電弧平衡狀態(tài)，使得電弧能量逐漸流失，最終熄滅。增加氣吹速度能夠加大電弧能量散失速度，保證電弧熄滅有效性，加快熄滅速度。

3)本文中的強(qiáng)氣吹擾動作用主要是縱吹作用，它的速度可以通過沖擊電流試驗測量。而工頻滅弧試驗的結(jié)果看來擾動作用時間與滅弧時間分布比較集中，實現(xiàn)滅弧的時間一般在10 ms以內(nèi)，能夠快速實現(xiàn)滅弧。

4)強(qiáng)氣吹擾動作用下的建弧率是個與擾動作用時間相關(guān)的量，擾動作用時間越長，建弧率越低。強(qiáng)氣吹擾動對電弧的抑制因子為1/[1-ε(tr)]，強(qiáng)氣吹作用下的建弧率和雷擊跳閘率就是其原來的值乘以抑制因子的倒數(shù)。