輸電線路雷擊機理及模型討論與研究

2017-05-11 14:33:34馬強張瓊月

科技創新與應用 2017年1期

馬強+++張瓊月

摘要：雷電的放電現象會因為雷云引起，水結冰之后會帶正電。正電荷形成的氣流會變成雷云。大地遭受雷擊以后就會進過三個階段放電，同時可能發生導電現象，甚至會產生火花。

關鍵詞：雷云；放電；電荷

1 雷電放電基本過程

如果大地被雷擊之后，一般情況下經過三個階段完成放電的過程，一是先導放電過程，二是主放電過程，三是輝光放電過程。如果云中的電荷密度增加到2500-3000kV/M時，即發生一階段放電。與此同時，當雷擊空氣中的電場強度達到30kV/m時，將會發生火花放電。

2 輸電線路感應雷過電壓的形成

當雷擊到輸電線路時，導線上將會有感應過電壓。這一現象的電場是空氣中雷云及其先導通道形成的，因靜電感應形成感應過電壓。因先導通道的速度可以導致雷電流流入大地。當雷擊到線路附近周邊的地時，正電荷將迅速中和先導通道中的負電荷。電荷開始沿著導線的兩側開始運動，于是產生了感應雷過電壓。稱這個感應過電壓的電磁分量。

（1）輸電線路周邊的大地被雷擊時，雷電感應的過電壓的MAX為：

（2）線路桿塔的塔頂被雷擊時，導線上面產生的感應過電壓。

3 輸電線路的直擊雷過電壓

現階段，在我國110kV及以上的變電站和輸電線路上幾乎全都安裝了避雷線，目的是為保護輸電線路，免遭直接雷擊，確保電網安全運行。

當導線被雷擊中時，著雷擊點A的點位計算等值電路圖如圖1。

4 雷擊輸電線路模型

選擇PSCAD中Bergeron模型建立輸電線路桿塔雷擊全過程模型，設定的沖擊雷電流數值為50kA，如圖2，模擬出雷擊輸電線路桿塔塔頂或接近塔頂的一段避雷線。

由圖3得雷擊電流為50kA時，塔頂電壓Vhigh最大值為5000kV；線路電壓Vltg最大值也只是90kV并且是不穩定的，中線點接地電壓VNeut最大值為5000kV。對比得塔頂電位較高，容易導致絕緣子串閃絡和引起線路跳閘事故。

5 結束語

本文介紹了輸電線路雷擊機理和模型：

（1）通過對雷電機理的介紹，得出了雷電放電的發展過程和電流的波形圖。

（2）得出了輸電線路附近大地被雷擊時、線路桿塔塔頂被雷擊時導線上的感應過電壓。