CN103001153B - 一种经济合理的配电网雷电防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种经济合理的配电网雷电防护方法，其特征在于：包括如下步骤：1）先搜集整理需要进行防雷设计或改造的配电线路的线路资料,通过杆塔结构、接地电阻等线路参数可以计算得出杆塔的耐雷水平I；2）然后以杆塔为单位，对全线各段分别进行感应雷雷击和直击雷雷击风险评估，求出各段雷击闪络概率；再按长度加权平均，求出全线雷击闪络概率P；3）将以杆塔为中心的线路段按雷击风险分级；4)做雷电防护方案时，参考预算经费，优先对级数高的线路段进行防雷改造，而不需要对1级线路段进行改造。本发明能改变配电线路雷电防护针对性不强，效率不高的现状，使配电线路防雷工作目标明确，能将有限的经济投入用到最需要的地方，提高防雷工作的效率。

Description

一种经济合理的配电网雷电防护方法

技术领域

本发明涉及一种经济合理的配电网雷电防护方法，属于配电线路工程技术领域。

背景技术

配电线路绝缘水平较低，不仅直击雷能造成其跳闸，感应雷也能造成其跳闸；另外配电线路可能长达几十公里，各线路段所处位置环境条件不同，如树木及建筑物高度和密度不同，造成雷击风险不同。目前配电线路雷电防护对整条线路没有区别对待，这样造成两种结果：一是全线采取雷电防护措施（如加装避雷器）的话，经济投入非常高；二是若经济投入有限制的话，只能平均间隔一段加装。前一种结果经济投入大，在一些不需要加装防雷措施的地方进行了浪费投资，后一种结果造成防雷投入的效果不明显。

发明的内容

本发明的目的在于提供了一种经济合理的配电网雷电防护方法，本发明能改变配电线路雷电防护针对性不强，效率不高的现状，使配电线路防雷工作目标明确，能将有限的经济投入用到最需要的地方，提高防雷工作的效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种经济合理的配电网雷电防护方法，包括如下步骤：1）先搜集整理需要进行防雷设计或改造的配电线路的线路资料,通过杆塔结构、接地电阻等线路参数可以计算得出杆塔的耐雷水平I；2）然后以杆塔为单位，对全线各段分别进行感应雷雷击和直击雷雷击风险评估，求出各段雷击闪络概率；再按长度加权平均，求出全线雷击闪络概率Q；3）将以杆塔为中心的线路段按雷击风险分级，风险大于2Q的为4级，风险在(Q,2Q]区间内的为3级，风险在[0.5Q,Q]区间内的为2级，风险抵御0.5Q的为1级；4)做雷电防护方案时，参考预算经费，优先对级数高的线路段进行防雷改造，而不需要对1级线路段进行改造。

所述的步骤2）中感应雷雷击风险评估的计算公式为：

$N_1=\frac{2\×\mathrm{\γ}\×40}{1000}\underset{S>65}{\∫}\mathrm{PdS}=0.0056\underset{S>65}{\∫}\mathrm{PdS}=0.0056\underset{S>65}{\∫}{10}^{-\frac{I}{88}}\mathrm{dS}=0.0056\underset{S>65}{\∫}{10}^{-\frac{U_{m}S}{88\×25h}}\mathrm{dS}$

式中，N₁是线路每100km每年（标准雷暴日40天）遭受雷击闪络的次数；γ是地面落雷密度：对于T_d=40，γ取为0.07；P是雷电流幅值超过I的概率（规程DL/T620-1997建议按下式计算雷电流峰值的累积概率：）；I是杆塔耐雷水平；S是雷击点与导线的最近距离；U_m是导线上感应雷过电压最大值（规程DL/T620-1997建议，当雷击点离开线路距离S>65m时，导线上感应雷过电压最大值）；h为导线悬挂的平均高度；所述的步骤2）中直击雷雷击风险评估的计算公式为N₂=0.28(b+4h)gP；式中g为击杆率，击杆率的取值见表2所示；P为雷电流幅值超过I的概率。h为避雷线的平均高度（m）；无避雷线时为最上层导线的平均高度；b为两避雷线之间的距离（m）；当为单根避雷线，则b=0；当无避雷线，则b为边相导线间的距离；所述的步骤2）中各段雷击闪络概率的计算公式为：M_i=N_1i+N_2i；所述的全线雷击闪络概率的计算公式为：式中M_i为第i基杆塔的闪络率，N_1i和N_2i分别问第i基杆塔的感应雷和直击雷的闪络率；a_i为第i基杆塔的档距。

本发明的有益效果是：本发明设计了一种提高配电线路雷电防护效率的方法，是在对配电线路杆塔进行雷电风险评估分级的基础上，选择合适的杆塔采取雷电防护措施，从而使配电线路雷电防护工作针对性更强，效果更明显，在有限的经济投入前提下能获得最大的效果，提高防雷工作的效率。采用本发明提出的方法，对配电线路进行防雷设计时，能将全线各段区别对待，优先改造雷击风险高的线路段，能使有限的经费产生最大的效益；改变配电线路雷电防护针对性不强，效率不高的现状，使配电线路防雷工作目标明确，能将有限的经济投入用到最需要的地方，提高防雷工作的效率。并且本发明提出的方法思路简单清晰，实现方便，易于掌握。

具体实施方式

实施例1

本实施例是需要对管辖范围内的1条包含76基杆塔的35kV配电线路进行防雷改造，以降低雷击闪络次数，提高供电可靠性。

1）先搜集整理这条配电线路的线路资料，即对台账数据进行整理分析，包括杆塔结构、接地电阻、附近树木及建筑状况资料。规程DL/T620-1997建议，当雷击点离开线路距离S>65m时，导线上感应雷过电压最大值因此取雷击距离线路距离最小为65m时，可以计算出能引起绝缘发生闪络的雷电流最小值即感应雷耐雷水平，计算耐雷水平时U_m取绝缘子闪络电压U_50%；公式N₂=0.28(b+4h)gP中P为雷电流幅值超过I的概率，其中I即为直击雷耐雷水平，利用步骤1所获得的资料，通过EMTP-ATP软件仿真建模，可以计算出选定线路的直击雷耐雷水平I.

2）然后以杆塔为单位，对各线路进行分段，对全线各段分别进行感应雷雷击和直击雷雷击风险评估，求出各段雷击闪络概率；再按长度加权平均，求出全线雷击闪络概率P。

感应雷雷击风险评估的计算公式为：

$N_1=\frac{2\×\mathrm{\γ}\×40}{1000}\underset{S>65}{\∫}\mathrm{PdS}=0.0056\underset{S>65}{\∫}\mathrm{PdS}=0.0056\underset{S>65}{\∫}{10}^{-\frac{I}{88}}\mathrm{dS}=0.0056\underset{S>65}{\∫}{10}^{-\frac{U_{m}S}{88\×25h}}\mathrm{dS}$

式中，N₁是线路每100km每年（标准雷暴日40天）遭受雷击闪络的次数；γ是地面落雷密度，取为0.07；P是雷电流幅值超过I的概率,I是杆塔耐雷水平，S是雷击点与导线的最近距离，本实施例S=65m；h=9.8m。

直击雷雷击风险评估的计算公式为N₂=0.28(b+4h)gP；式中g为击杆率，本实施例g=1/2；P为雷电流幅值超过I的概率；h为避雷线的平均高度（m），本实施例h=9.8m；无避雷线时为最上层导线的平均高度；b为两避雷线之间的距离（m），当为单根避雷线，则b=0，当无避雷线，则b为边相导线间的距离，实例中线路无避雷线，b取边相导线间距离3m。表2为为击杆率g的取值表。

各段雷击闪络概率的计算公式为：M_i＝N_1i+N_2i，。由以上分析计算得表1中各段档距和杆塔闪络率数据。

通过线路段长度对各段雷击的以各杆塔为中心的各线路段年闪络率进行加权平均，其计算公式为：式中M_i为第i基杆塔的闪络率，N_1i和N_2i分别问第i基杆塔的感应雷和直击雷的闪络率；a_i为第i基杆塔的档距。求出整条线路雷击闪络率为6.87次/100km*年；

3）通过表1的数据，将以杆塔为中心的线路段按雷击风险分级，风险大于2Q的为4级，风险在(Q,2Q]区间内的为3级，风险在[0.5Q,Q]区间内的为2级，风险抵御0.5Q的为1级；本实施例，

2Q=2*6.87=13.74，0.5Q=0.5*6.87=3.435；也就是说大于13.74次/（100km*年）的为4级，有7基，在(6.87,13.74]次/（100km*年）范围内的为3级，有14基，在[3.435,6.87]次/（100km*年）范围内的为2级，有38基，其余的在3.435次/（100km*年）以下；

4)做雷电防护方案时，参考预算经费，优先对级数高的线路段进行防雷改造，而不需要对1级线路段进行改造。所以本实施例首先对4级杆塔进行改造，然后对3级杆塔进行改造，经计算，改造这两批杆塔的经费比预算经费少4万元，可将这4万元节省以作其他可靠性要求高的线路防雷改造用。

本实施例设计了一种提高配电线路雷电防护效率的方法，是在对配电线路杆塔进行雷电风险评估分级的基础上，选择合适的杆塔采取雷电防护措施，从而使配电线路雷电防护工作针对性更强，效果更明显，在有限的经济投入前提下能获得最大的效果，提高防雷工作的效率。采用本发明提出的方法，对配电线路进行防雷设计时，能将全线各段区别对待，优先改造雷击风险高的线路段，能使有限的经费产生最大的效益；改变配电线路雷电防护针对性不强，效率不高的现状，使配电线路防雷工作目标明确，能将有限的经济投入用到最需要的地方，提高防雷工作的效率。并且本发明提出的方法思路简单清晰，实现方便，易于掌握。

表1

表2

Claims (1)

1.一种配电网雷电防护方法，其特征在于包括如下步骤：

1)先搜集整理需要进行防雷设计或改造的配电线路的线路资料,通过线路参数计算得出杆塔的耐雷水平I，其中，所述线路参数包括杆塔结构、接地电阻；

2)然后以杆塔为单位，对全线各线路段分别进行感应雷雷击和直击雷雷击风险评估，求出各线路段雷击闪络概率；再按长度加权平均，求出全线雷击闪络概率M；

3)将以杆塔为中心的线路段按雷击风险分级，雷击闪络概率大于2M的线路段划为4级，雷击闪络概率在(M,2M]区间内的线路段划为3级，雷击闪络概率在[0.5M,M]区间内的线路段划为2级，雷击闪络概率低于0.5M的线路段划为1级；

4)做雷电防护方案时，参考预算经费，优先对级数高的线路段进行防雷改造，且不需要对1级线路段进行防雷改造；

所述的步骤2)中感应雷雷击风险评估的计算公式为：

$N_1=\frac{2\×\mathrm{\γ}\×40\×100}{1000}\underset{s\≥65}{\∫}{P}_{1}dS=0.56\underset{s\≥65}{\∫}{P}_{1}dS=0.56\underset{s\≥65}{\∫}{10}^{-\frac{I_1}{88}}dS=0.56\underset{s\≥65}{\∫}{10}^{-\frac{U_{m}S}{88\×25h_1}}dS$ 式中，N₁是线路每100km每年(标准雷暴日40天)遭受感应雷雷击闪络的次数；γ是地面落雷密度：对于T_d＝40，γ取为0.07；P₁是雷电流幅值超过I₁的概率，I₁为感应雷最小闪络电流；S是雷击点与导线的最近距离；U_m是导线上感应雷过电压最大值；h₁为导线悬挂的平均高度；

所述的步骤2)中直击雷雷击风险评估的计算公式为：

N₂＝0.28(b+4h₂)gP₂

式中,N₂是线路每100km每年(标准雷暴日40天)遭受直击雷雷击闪络的次数；g为击杆率；P₂为雷电流幅值超过I₂的概率，I₂为直击雷最小闪络电流；h₂为避雷线的平均高度,无避雷线时为最上层导线的平均高度；b为两避雷线之间的距离；当为单根避雷线，则b＝0，当无避雷线，则b为边相导线间的距离；

基于上述线路每100km每年(标准雷暴日40天)遭受感应雷雷击闪络的次数N₁和遭受直击雷雷击闪络的次数N₂的计算公式，求得各线路段雷击闪络概率：M_i＝N_1i+N_2i；

对求得的各线路段雷击闪络概率加权平均，求得全线雷击闪络概率：

$M=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{M_i}{100}\×a_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{a}_i}$

式中，M_i为第i基杆塔的线路段雷击闪络概率，a_i为第i基杆塔的档距，n为配电线路包含的杆塔的基数,N_1i和N_2i分别为第i基杆塔的线路每100km每年(标准雷暴日40天)遭受感应雷雷击闪络的次数和遭受直击雷雷击闪络的次数。