摘要：通常认为对于特高压输电线路，操作过电压在线路的绝缘配置起主导作用，而雷电过电压不起决定性作用。然而，随着目前整个电力系统保护设备性能的提高和保护措施的不断完善，操作过电压在绝缘配合中占突出地位的情况有所改变，而雷电导致的线路跳闸占故障总数的比例有所上升。尤其特高压建设带来线路尺寸的增大和对其可靠性要求的增加，使得线路的防雷问题随电压等级的提高而更加突出。而雷击感应过电压作为防雷的重要一部分，一般可采用时域的计算方法进行求解。
关键词：特高压输电线路；雷击感应过电压；时域计算方法；验证
1 引言
目前，对于雷电感应过电压的准确计算，仍然存在模型上的困难，具体表现在：(1)雷电通道模型；(2)雷电流产生的瞬态电磁场的模型；(3)雷电流辐射场和输电线路耦合的模型。
2 雷击感应过电压时域的计算方法
1.1 雷击通道模型及其辐射场的计算
1941年，Bruce和Golde就提出雷电的双指数函数回击模型[1]。此后，又出现了多个雷电流模型，如Uman和McLain提出的传输线模型（TL模型）[2]、Rakov和Dulzon提出的MTLL模型。
图1 雷击通道模型
而目前常用的雷击通道模型是TL模型，该模型有如下假设：(1)雷电通道垂直地面；(2)回击电流以速度v向上无衰减传播；(3)雷电流形状在时间上是线性的；(4)大地是电导率和磁导率均匀的大地。TL模型电流方程：
(1)
散射电压 在时域中的求解方程为：
图3 算例一雷击位置示意图
图4 端点A和B雷电感应过电压计算结果
图4为架空线两个端点A和B得到的雷电感应过电压波形。该算例中，因为架空线两个端点关于雷击点位置空间对称，所以两个端点得到的感应过电压是完全一致的。
可以看到在理想大地条件下，本文的计算结果和文献中的数据不但趋势一致，具体数字也基本吻合。非理想大地条件下计算得到的雷电感应过电压峰值比文献中[3]的计算结果略有偏低，是本文和文献中所用到的雷电流模型的差异所致。
3.2 算例二
图7 端点B雷电感应过电压计算结果和文献中的比较
图6和7所示分别为端点A和B雷电感应过电压计算结果和文献[4]中的比较。可以看到本文的计算结果和文献中的计算结果基本一致。
架空线上产生的雷电感应过电压很大程度上取决于架空线的方向和雷击点的位置。如果雷击位置靠近架空线的一个端点，该端点的过电压是由较大的正向垂直场和反向水平场贡献产生，而另一端的情况刚好相反，所以理论上这两个端点上得到的雷电感应过电压应该是相反的。
4 结论
对高压输电线路的防雷设计，雷击线路附近引起的感应过电压的计算，是一个重要的研究课题。
本论文基于雷电流模型、雷电辐射场的计算方法和场-线耦合模型，研究了雷击线路附近时线路雷电感应过电压的时域计算方法。
通过算例比较，验证了该算法的准确性，该方法可方便快速计算架空线的雷电感应过电压，是一种通用计算方法。
参考文献:
[1]C. E. R. Bruce and R. H. Golde.The lightning discharge. Electrical Engineers，1941 88(6) ：487~505
[2]F Heidler. Traveling current source model for LEMP calculation. In Proc. 6th Int. Zurich Symp. Electromagn. Compat, 1985.157~162
[3]F. Rachidi, C.A. Nucci, M. Ianoz, C. Mazzetti. Influence of a lossy ground on lightning-induced voltages on overhead lines. IEEE Trans. on EMC, 1996, 38(3): 250~264
[4]S. Guerrieri, M. Ianoz, C. Mazzetti, C. A. Nucci, and F. Rachidi. Lightning-induced voltages on an overhead line above lossy ground. A sencivity analysis, in Proc. ICLP’96, 1996: 328~333
论文作者:蒋陶宁
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/18
标签：过电压论文; 雷电论文; 模型论文; 感应论文; 时域论文; 线路论文; 计算方法论文; 《防护工程》2017年第35期论文;