110 kV线路绝缘子雷击闪络电压特性分析

摘要

【目的】在电力系统中，输电线路作为关键组成部分，常因地处偏僻且绵延千里，易遭受雷击等自然灾害影响导致故障。我国输电线路雷击故障约占总事故的50%。雷击会引发杆塔绝缘闪络、电压异常甚至供电中断，还会损坏电子设备，造成较大经济损失。为提高输电线路对雷击的抗性，本文对110 k V线路绝缘子雷击闪络电压特性进行分析，以改进输电线路设计，增强其抗雷电能力。【方法】基于电场理论和能量守恒原理，构建电场内电子的能量守恒方程，结合3种粒子(正属性粒子、负属性粒子、中性粒子)的运动方程和泊松方程，建立绝缘子雷击数学模型。通过数学模型计算雷击电流过电压，获取雷电冲击输电线路的电流标准波形。同时，分析输电线路耐雷电水平与绝缘子串闪络电压的关系，通过过电压分析绝缘子雷击闪络电压特性，进而获取雷击点的电流值与雷击电流过电压。此外，选用110 k V线路的硅橡胶绝缘子进行实验，模拟不同呼高、接地电阻、雷电电流波形和绝缘距离等参数，分析各参数对电压波形的影响。【结果】实验结果表明，绝缘子在遭受不同波形雷击时，电压值会在12μs后趋于平缓。其中双指数型电压峰值最大，斜角型模型对电压的控制效果最优，绝缘距离大于5 m时电压波形更趋于稳定。与其他方法相比，本文方法得到的电压波形与实际情况更为接近，误差低于1 k V，准确性较高。【结论】杆塔呼高为25 m时绝缘子对雷击冲击响应最敏感，接地电阻增大，电压峰值随之增大，斜角型雷击电流模型控制电压效果最佳，绝缘距离大于5 m时可提高绝缘子抵抗雷电冲击的能力。研究将数学模型与电场理论结合，综合考虑多种参数对绝缘子的影响，建立了更全面准确的绝缘子串电压波形和数学方程。该研究成果为输电线路设计提供了科学依据，对提高输电线路抗雷电能力，保障电力系统安全稳定运行具有较高的工程应用价值和借鉴意义。

关键词

110 kV线路 / 输电线路 / 绝缘子电压 / 雷击 / 闪络电压 / 电压特性分析