CN103077289B - 输电线路杆塔涉鸟故障风险区域划定方法 - Google Patents
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Abstract
一种输电线路杆塔涉鸟故障风险区域的划定方法，该方法通过三维静电场有限元法数值仿真计算输电线路上鸟粪或鸟巢材料下落时的电位，得到线路导体与异物之间的电压，以棒-棒空气间隙工频击穿电压数据为判据，判断是否会击穿；通过改变异物的长度、位置分别计算，划分出可能引起击穿的范围，从而绘制杆塔的涉鸟故障风险区域。本发明对输电线路杆塔涉鸟故障风险区域的划定方法，能够为防治输电线路杆塔涉鸟故障提供参考依据，有效提高电网安全稳定运行水平。本发明适用输电线路杆塔涉鸟故障风险区域的划定。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电线路杆塔涉鸟故障风险区域的划定方法，属高压输电网技术领域。
背景技术
随着国民经济的快速发展和居民生活水平的提高，全社会对电力系统的安全优质服务提出了更高的要求。然而长期以来，不断发生的短路故障却威胁着输电线路的安全可靠运行，给工农业生产和人们的日常生活造成了巨大的经济损失。统计表明，在电力系统中发生的各类输电线路短路故障中，鸟类活动引起的短路占了相当大的比例。
在鸟类活动频繁的地区，容易发生输电线路涉鸟故障。国网公司2006年全面开展了一次输电线路涉鸟故障调研，统计表明，220kV及以上输电线路涉鸟故障仅次于雷害和外力破坏，为第三大故障原因。2004年1月至2006年10月底，国网公司220kV及以上线路因鸟类造成跳闸共399次，占线路跳闸总数的10.43%。2011年，国网公司系统66kV及以上输电线路涉鸟故障114次，占全部线路故障的6.8%。为提高电网安全稳定运行水平，如何有效防治输电线路涉鸟故障已成为目前亟待解决的突出问题。
长期以来国内外学者对上述问题开展了一系列的观察、统计工作。从国内外的研究成果调研来看，许多一线运行、技术管理人员和有关学者开展了大量的研究工作，对输电线路涉鸟故障的认识和防范也有不少很好的经验和一定的理论基础，但对于线路杆塔涉鸟故障风险空间的划定办法，目前尚无统一的原则，也未查到实际可用的研究成果。
发明内容
本发明的目的是，为了有效防治输电线路涉鸟故障提供参考依据，提高电网安全稳定运行水平，本发明公开一种输电线路杆塔涉鸟故障风险区域的划定方法。
本发明的技术方案是，所述方法通过三维静电场有限元法数值仿真，计算输电线路上鸟粪或鸟巢材料（以下简称异物）下落时的电位，得到线路导体与异物之间的电压，以棒-棒空气间隙工频击穿电压数据为判据，判断是否会击穿。通过改变异物的长度、位置分别计算，划分出可能引起击穿的范围，从而绘制杆塔的涉鸟故障风险区域。风险区域即异物使绝缘子串附近间隙击穿的区域：风险区域由绝缘子串低压端和高压端附近的区域组成，当异物一端在低压端区域边界，另一端在高压端区域边界时，绝缘子串附近间隙临界击穿；当异物一端在低压端区域内，另一端位于高压端区域内时，绝缘子串附近间隙必会发生击穿，否则不会发生击穿。
所述静电场仿真模型的仿真对象按照实际输电线路参数建模，包括杆塔、绝缘子串、导线、联接金具、异物；模拟绝缘子串周围有异物存在时的情况，确定风险区域的范围。
本发明计算输电线路涉鸟故障风险区域相关参数的方法如下：
（1）确定仿真参数，包括杆塔、绝缘子串、导线、联接金具、异物；
（2）建立三维静电场仿真模型，通过有限元数值方法求解如下拉普拉斯方程，计算输电线路上鸟粪或鸟巢材料（以下简称异物）下落时的电位：
▽2φ＝0(1)
其中φ为电位；
（3）确定低压端的风险区域：首先假定高压端气隙被击穿，异物电位为最高运行相电位，根据棒-棒空气间隙工频击穿电压确定异物和低压端金具之间的气隙临界击穿长度，从而确定低压端的风险区域；
（4）确定高压端的风险区域：使异物上端沿着低压端风险区域的边界逐渐靠近绝缘子串，仿真计算异物的电位，寻找高压端气隙的临界击穿长度，确定高压端的风险区域；
（5）根据高压端和低压端的风险区域，绘制输电线路有异物存在时的风险区域图。
本发明的有益效果是，本发明对输电线路杆塔涉鸟故障风险区域的划定方法，能够为防治输电线路杆塔涉鸟故障提供参考依据，有效提高电网安全稳定运行水平。
本发明适用输电线路杆塔涉鸟故障风险区域的划定。
附图说明
图1为本发明实施例的静电场仿真模型图；
图2为本发明实施例的风险区域参数计算流程图；
图3为本发明实施例的风险区域图。
具体实施方式
本发明实施例如图3所示。图3以220kV直线塔中相瓷绝缘子串风险区域图参数确定为例。
异物与绝缘子金具之间的空气间隙可以近似认为处于棒-棒间隙。通过三维静电场有限元法，仿真计算输电线路上鸟粪或鸟巢材料（以下简称异物）下落时的电位，得到线路导体与异物之间的电压，以棒-棒空气间隙工频击穿电压数据为判据，判断是否会击穿。
若异物下落时，绝缘子下端金具和异物之间的电压梯度能够使下端气隙击穿，则异物上的电位被抬高为最高运行相电压幅值，假使此时异物上端和绝缘子上部金具之间的气隙能够击穿则异物通道间隙就会发生击穿。如果下部气隙被击穿，则上端气隙承担的电压为最高运行相电压幅值，此时根据棒-棒空气间隙工频击穿电压可以计算出上端气隙临界击穿长度，确定低压端的风险区域。
保持异物上端与金具之间的距离为气隙临界击穿长度，使异物上端沿着低压端风险区域的边界逐渐靠近绝缘子串，计算异物电位，并根据计算结果判断绝缘子串下端与异物之间的临界击穿距离，从而确定高压端的风险区域。
图3为本发明实施例的风险区域图。由图3可见，区域1和区域2为杆塔风险区域。根据计算，图3中区域1到导体的距离为349mm，区域2到金具的距离为240mm，弧线部分的半径为132.5mm。
Claims (2)
1.一种输电线路杆塔涉鸟故障风险区域的划定方法，其特征在于，所述方法通过三维静电场有限元法数值仿真计算输电线路上鸟粪或鸟巢材料下落时的电位，得到线路导体与异物之间的电压，以棒-棒空气间隙工频击穿电压数据为判据，判断是否会击穿；通过改变异物的长度、位置分别计算，划分出可能引起击穿的范围，从而绘制杆塔的涉鸟故障风险区域；
所述风险区域即异物使绝缘子串闪络的区域：风险区域由绝缘子串低压端和高压端附近的区域组成，当异物一端在低压端区域边界，另一端在高压端区域边界时，绝缘子串附近间隙临界击穿；当异物一端在低压端区域内，另一端位于高压端区域内时，绝缘子串附近间隙必会发生击穿，否则不会发生击穿。
2.根据权利要求1所述的输电线路杆塔涉鸟故障风险区域的划定方法，其特征在于，所述三维静电场仿真模型的仿真对象按照实际输电线路参数建模，包括杆塔、绝缘子串、导线、联接金具、异物；模拟绝缘子串周围有异物存在时的情况，确定风险区域的范围。
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