CN111062609A - 一种输电线路杆塔雷害风险评估方法 - Google Patents

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蒋圣超
崔志美
陈曦
李香银
黄锋
朱时阳
俸波
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Abstract

本发明提供一种输电线路杆塔雷害风险评估方法，包括以下步骤：获取待评估杆塔耐雷水平I、击杆率g与绕击率P a、以及建弧率η；引入待评估杆塔所在地区历年地闪数据，选取以待评估杆塔为圆心、周围1~2km范围内幅值超过待评估杆塔耐雷水平I的杆塔作为参考杆塔，统计所述参考杆塔的年平均地闪数量N；考虑待评估杆塔雷击跳闸后带来的风险，引入综合风险因数A；计算待评估输电线路杆塔的雷害风险因数。本发明引入待评估输电线路杆塔参数、所在地区历年地闪数据、周边环境、综合风险因数等参量，经计算得出待评估输电线路杆塔的雷害风险评估结果，使得输电线路杆塔雷害风险评估更全面。

Description

一种输电线路杆塔雷害风险评估方法
技术领域
本发明属于输电线路防雷领域，尤其涉及一种输电线路杆塔雷害风险评估方法。
背景技术
雷击是造成输电线路故障的主要原因之一，输电线路防雷工作一直是输电线路运维管理的一项重要工作，对于雷击跳闸频繁的输电线路，合理的采取防雷措施，降低线路雷击跳闸率是非常有必要的。
目前，输电线路防雷普遍采用差异化防雷策略，根据输电线路具体的沿线雷害风险分布，相应地将防雷资源重点布设在雷害风险高的杆段，以此取得利用有限的防雷资源取得更好的技术经济效益，而输电线路杆塔的雷害风险评估是其中非常重要的一环。
输电线路杆塔雷害风险评估工作已广泛开展并取得相当经验。总结已有的雷害风险评估方法，主要存在以下不足：一是对历史雷害数据的引用主要是地闪次数、密度等数据，并未将监测到的地闪幅值与输电线路杆塔的耐雷水平进行关联；二是没有具体考虑待评估杆塔一旦发生雷击断线所涉及的电网风险、公共安全风险。
发明内容
针对现有输电线路杆塔雷害风险评估方法的不足，本发明提供一种输电线路杆塔雷害风险评估方法，涉及输电线路防雷领域，引入待评估输电线路杆塔参数、所在地区历年地闪数据、周边环境、综合风险因数等参量，经计算得出待评估输电线路杆塔的雷害风险评估结果。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种输电线路杆塔雷害风险评估方法，包括以下步骤：
获取待评估杆塔耐雷水平I、击杆率g与绕击率Pa、以及建弧率η；
引入待评估杆塔所在地区历年地闪数据，选取以待评估杆塔为圆心、周围1～2km范围内幅值超过待评估杆塔耐雷水平I的杆塔作为参考杆塔，统计所述参考杆塔的年平均地闪数量N；
考虑待评估杆塔雷击跳闸后带来的风险，引入综合风险因数A；
计算待评估输电线路杆塔的雷害风险因数D：D＝N×(g+Pa)×η×A。
更进一步的，还包括以下步骤：根据雷害风险因数D评估得到待评估输电线路杆塔的雷害风险等级。
进一步的，待评估杆塔和参考杆塔的历年地闪数据由电网建设的雷电定位系统获取。
进一步的，所述杆塔雷击跳闸后带来的风险包括电网风险、公共安全风险。
更进一步的，综合风险因数A的取值方法为：若杆塔位于交叉跨越档，包括含跨越铁路、高速公路、一级等级公路、一级或二级通航河流、特殊管道或110kV及以上线路的情况时，综合风险因数A取1.2，否则A取1.0。
进一步的，待评估杆塔耐雷水平I、击杆率g与绕击率Pa、以及建弧率η是采用电力行业标准DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》附录C中的规程法计算。
关于输电线路杆塔的雷害风险等级，本发明提供了一种分级方案，具体参加表1：
表1雷害风险等级
电压等级/kV 风险等级A 风险等级B 风险等级C 风险等级D
500 D≤0.2 0.2＜D≤0.4 0.4＜D≤0.6 0.6＜D
220 D≤0.4 0.4＜D≤0.8 0.8＜D≤1.2 1.2＜D
110 D≤0.7 0.7＜D≤1.4 1.4＜D≤2.1 2.1＜D
以上所述的输电线路杆塔雷害风险评估方法，引入待评估输电线路杆塔参数、所在地区历年地闪数据、周边环境、综合风险因数等参量，经综合考虑书店线路杆塔的耐雷水平以及相关的电网风险、公共安全风险等，经计算得出待评估输电线路杆塔的雷害风险评估结果，使得输电线路杆塔雷害风险评估更全面，能更好的为防雷资源的布设提供参考。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
图2是待评估输电线路杆塔的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作更进一步说明，但本发明的保护范围不限于以下实施例。
一种输电线路杆塔雷害风险评估方法，包括以下步骤：
S1.获取待评估杆塔耐雷水平I、击杆率g与绕击率Pa、以及建弧率η；
S2.引入待评估杆塔所在地区历年地闪数据，选取以待评估杆塔为圆心、周围1～2km范围内幅值超过待评估杆塔耐雷水平I的杆塔作为参考杆塔，统计所述参考杆塔的年平均地闪数量N；
S3.考虑待评估杆塔雷击跳闸后带来的风险，引入综合风险因数A；
S4.计算待评估输电线路杆塔的雷害风险因数D：D＝N×(g+Pa)×η×A。
更具体的：
步骤S1中，待评估杆塔耐雷水平I、击杆率g与绕击率Pa、以及建弧率η是采用电力行业标准DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》附录C中的规程法计算：
耐雷水平I：
Figure BDA0002318243000000031
式中，u50％为待评估杆塔绝缘子串50％冲击放电电压，k为导线与避雷线间的耦合系数，β为杆塔分流系数，Ri为杆塔冲击接地电阻，ha为横担对地高度，ht为杆塔高度，Lt为杆塔电感，hg为避雷线对地高度，hc为导线平均高度，k0为导线与避雷线间的几何耦合系数。
击杆率g按表2取值：
表2击杆率g
避雷线根数 1 2
平原 1/4 1/6
山丘 1/3 1/4
对平原线路，绕击率Pa：
Figure BDA0002318243000000032
对山区线路，绕击率Pa：
Figure BDA0002318243000000033
建弧率η：η＝(4.5E0.75-14)×10-2 (4)
式中，E为待评估杆塔绝缘子串的平均运行电压(有效值)梯度，kV/m。
步骤S2中，待评估杆塔和参考杆塔的历年地闪数据由电网建设的雷电定位系统获取。参考杆塔的优选地域范围为以待评估杆塔为圆心、周围1km范围内。
步骤S3中，杆塔雷击跳闸后带来的风险包括电网风险、公共安全风险。本实施例具体提供了一种综合风险因数A的取值方法：若杆塔位于交叉跨越档，包括含跨越铁路、高速公路、一级等级公路、一级或二级通航河流、特殊管道或110kV及以上线路时，综合风险因数A取1.2，否则A取1.0。
进一步的，为更好的了解不同的雷害风险因数所涉及的风险可能性大小，本实施例进一步提供了一种分级方法：
更进一步的，还包括以下步骤：根据雷害风险因数D评估得到待评估输电线路杆塔的雷害风险等级，具体参加表1：
表1雷害风险等级
电压等级/kV 风险等级A 风险等级B 风险等级C 风险等级D
500 D≤0.2 0.2＜D≤0.4 0.4＜D≤0.6 0.6＜D
220 D≤0.4 0.4＜D≤0.8 0.8＜D≤1.2 1.2＜D
110 D≤0.7 0.7＜D≤1.4 1.4＜D≤2.1 2.1＜D
例如某220kV电压等级待评估输电线路杆塔，其结构如图2所示，导地线、绝缘子串等参数如表3所示，待评估杆塔相关参数如表4所示，：
表3导地线、绝缘子串参数表
Figure BDA0002318243000000041
表4待评估杆塔参数表
u<sub>50％</sub> k β R<sub>i</sub> h<sub>a</sub> h<sub>t</sub> L<sub>t</sub> h<sub>g</sub> h<sub>c</sub> k<sub>0</sub>
1200 0.260 0.88 10 23.5 33 16.5 28.3 13.6 0.208
S1.根据待评估输电线路杆塔参数、周边环境，采用电力行业标准DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》附录C所述规程法计算待评估杆塔耐雷水平I、击杆率g与绕击率Pa、以及建弧率η：将相关参数代入公式(1)，计算得到耐雷水平I为99.9kA；杆塔位于平原，且为双避雷线架设，根据表2，得到击杆率为1/6；根据杆塔结构图，杆塔高33米，避雷线保护角为20°，代入公式(3)得到绕击率Pa为0.27％；根据公式(4)，计算得到建弧率η为91.8％。
S2.查询电网雷电定位系统数据，得到杆塔周围1km范围内幅值超过待评估杆塔耐雷水平I的年平均地闪数量N为3；
S3.由表4可知待评估杆塔所在档距跨越铁路，综合风险因数A取1.2。
S5.计算雷害风险因数D＝N×(g+Pa)×η×A＝3×(1/6+0.27％)×91.8％×1.2＝0.560。
根据表1可得，待评估杆塔雷害风险等级为B级。

Claims (5)

1.一种输电线路杆塔雷害风险评估方法，其特征在于包括以下步骤：
获取待评估杆塔耐雷水平I、击杆率g与绕击率P a、以及建弧率η；
引入待评估杆塔所在地区历年地闪数据，选取以待评估杆塔为圆心、周围1~2km范围内幅值超过待评估杆塔耐雷水平I的杆塔作为参考杆塔，统计所述参考杆塔的年平均地闪数量N；
考虑待评估杆塔雷击跳闸后带来的风险，引入综合风险因数A；
计算待评估输电线路杆塔的雷害风险因数D：D=N×（g+Pa）×η×A。
2.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷害风险评估方法，其特征在于：
还包括以下步骤：根据雷害风险因数D评估得到待评估输电线路杆塔的雷害风险等级。
3.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷害风险评估方法，其特征在于：
待评估杆塔和参考杆塔的历年地闪数据由电网建设的雷电定位系统获取。
4.根据权利要求1所述的输电线路杆塔雷害风险评估方法，其特征在于：
所述杆塔雷击跳闸后带来的风险包括电网风险、公共安全风险。
5.根据权利要求1或4所述的输电线路杆塔雷害风险评估方法，其特征在于：
综合风险因数A的取值方法为：若杆塔位于交叉跨越档，包括含跨越铁路、高速公路、一级等级公路、一级或二级通航河流、特殊管道或110kV 及以上线路的情况时，综合风险因数A取1.2，否则A取1.0。
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