計(jì)及沖擊電暈的輸電線路反擊雷電過電壓暫態(tài)特征仿真分析

趙紫輝

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局（廣東 珠海 519000）

0 引言

輸電線路經(jīng)常遭受各種雷電過電壓的侵襲，導(dǎo)致停電事故，其中雷電反擊造成的故障影響更大，因此準(zhǔn)確分析反擊雷電過電壓特征，對(duì)做好雷電反擊故障防御具有極為重要的理論參考和指導(dǎo)意義[1-2]。

1 雷電反擊輸電線路模型

文章采用PSCAD/EMTDC仿真軟件，建立了考慮沖擊電暈影響的雷電反擊輸電線路模型[3-4]。其中，雷電流模型采用2.6/50 μs雙指數(shù)波，桿塔模型采用500 kV ZB1酒杯塔多波阻抗模型[5]。絕緣子閃絡(luò)判據(jù)采用比較法，比較電壓取為我國規(guī)程建議的500 kV線路絕緣子U50%沖擊放電電壓2138 kV[6]。輸電線路采用7基桿塔模型，如圖1所示[7]。

2 輸電線路反擊耐雷水平

基于上述仿真模型，考慮沖擊電暈影響，輸電線路耐雷水平為156.61 kA，如表1所示。當(dāng)雷電流幅值超過該耐雷水平時(shí)，線路將發(fā)生反擊故障。

表1 輸電線路耐雷水平仿真結(jié)果

3 雷擊桿塔塔頂時(shí)輸電線路反擊雷電過電壓特征

根據(jù)上述仿真得出的輸電線路耐雷水平，文章分別選取幅值為120 kA和165 kA的雷電流擊中A相導(dǎo)線側(cè)桿塔塔頂。由于雷電流幅值的不同，絕緣子兩端以及塔頂和三相導(dǎo)線上形成的過電壓波形將呈現(xiàn)不同的物理特征。

3.1 雷擊點(diǎn)處雷電過電壓特征

當(dāng)雷電流幅值為120 kA時(shí)，由于未達(dá)到輸電線路的耐雷水平，輸電線路不會(huì)發(fā)生反擊故障，絕緣子兩端的過電壓波形基本一致。此時(shí)，絕緣子兩端的過電壓波形如圖2所示。

圖2 120 kA雷電流擊中塔頂時(shí)絕緣子兩端的過電壓

當(dāng)雷電流幅值為165 kA時(shí)，由于超過了輸電線路的耐雷水平，線路將發(fā)生反擊故障，線路絕緣子發(fā)生閃絡(luò)，呈現(xiàn)接地故障形式。絕緣子兩端的過電壓波形如圖3所示。

3.2 塔頂及三相導(dǎo)線處雷電過電壓特征

當(dāng)雷電流幅值為120 kA時(shí)，塔頂對(duì)地電壓幅值為2 882 kV，三相導(dǎo)線對(duì)地電壓波形基本重合，幅值為1 159 kV，塔頂對(duì)地電壓約為導(dǎo)線電壓的2.5倍，如圖4所示。

圖1 輸電線路雷擊模型

圖3 165 kA雷電流擊中塔頂時(shí)絕緣子兩端的過電壓

圖4 120 kA雷電流擊中桿塔塔頂時(shí)塔頂和三相導(dǎo)線的過電壓波形

當(dāng)雷電流幅值為165 kA時(shí)，塔頂對(duì)地電壓幅值為3 813 kV，A相導(dǎo)線對(duì)地電壓為2 739 kV，B相導(dǎo)線對(duì)地電壓為1 429 kV，C相導(dǎo)線對(duì)地電壓為2 037 kV，塔頂對(duì)地電壓約為A相導(dǎo)線電壓的1.4倍，如圖5所示。

圖5 165 kA雷電流擊中塔頂和三相導(dǎo)線的過電壓波形

3.3 避雷線雷電過電壓特征

當(dāng)120 kA的雷電流擊中A相導(dǎo)線側(cè)塔頂時(shí)，A相導(dǎo)線側(cè)避雷線過電壓幅值為2 882 kV，與塔頂對(duì)地電壓值相同，非雷擊側(cè)避雷線上過電壓幅值為1 951 kV，如圖6所示。

當(dāng)165 kA的雷電流擊中擊A相導(dǎo)線側(cè)塔頂時(shí)，A相絕緣子發(fā)生閃絡(luò)，A相導(dǎo)線側(cè)避雷線過電壓幅值與塔頂對(duì)地電壓幅值相同，為3 813 kV；非雷擊側(cè)避雷線上過電壓幅值為2 799 kV，如圖7所示。

圖6 120 kA雷電流擊中塔頂時(shí)避雷線上過電壓波形

圖7 165 kA雷電流擊中塔頂時(shí)避雷線上過電壓波形

4 結(jié)論

（1）考慮沖擊電暈后輸電線路的反擊耐雷水平有所提高。

（2）雷擊塔頂在未發(fā)生反擊故障時(shí)，絕緣子兩端及三相導(dǎo)線上產(chǎn)生的過電壓波形基本一致，雷擊點(diǎn)塔頂處的對(duì)地電壓幅值遠(yuǎn)高于三相導(dǎo)線上的過電壓幅值。

（3）雷擊塔頂發(fā)生反擊故障時(shí)，雷擊點(diǎn)處絕緣子兩端呈現(xiàn)接地故障形式，塔頂對(duì)地電壓幅值遠(yuǎn)高于三相導(dǎo)線上過電壓幅值，三相導(dǎo)線上過電壓幅值也隨著距離故障點(diǎn)的遠(yuǎn)近呈現(xiàn)逐漸減小。

（4）雷擊塔頂時(shí)，避雷線上將產(chǎn)生一定過電壓，雷擊側(cè)避雷線上過電壓幅值與對(duì)應(yīng)塔頂對(duì)地電壓幅值相同，并高于非雷擊側(cè)。