[发明专利]雷击下220kV输电线路反击跳闸率测试方法

权利要求书

1.一种雷击下220kV输电线路反击跳闸率测试方法，其特征在于，首先建立雷击下220kV输电线路反击跳闸率测试装置，该装置包括冲击电压发生器(11)、数据测量分析控制模块(17)、无线电流传感器(7)、同轴电缆(24)、第一基杆塔(21)、第二基杆塔(22)、第三基杆塔(23)、避雷线一(81)、避雷线二(82)、A相线路(91)、B相线路(92)、C相线路(93)；

所述冲击电压发生器(11)的输出端通过同轴电缆(24)连接至第一基杆塔(21)的塔顶，无线电流传感器(7)套接在同轴电缆(24)上；

所述避雷线一(81)、避雷线二(82)分别将第一基杆塔(21)、第二基杆塔(22)、第三基杆塔(23)串接起来；

所述雷击下220kV输电线路反击跳闸率测试装置中第一基杆塔(21)包括杆塔主体一(101)、A相绝缘子串一(131)、B相绝缘子串一(132)、C相绝缘子串一(133)、接地引下线一(161)、接地装置一(61)以及沙池(5)；A相绝缘子串一(131)两端分别连接杆塔主体一(101)与A相线路(91)，B相绝缘子串一(132)两端分别连接杆塔主体一(101)与B相线路(92)，C相绝缘子串一(133)两端分别连接杆塔主体一(101)与C相线路(93)；杆塔主体一(101)底部通过接地引下线一(161)连接到接地装置一(61)上，接地装置一(61)埋设在沙池(5)中，并且沙池(5)中装有土壤(18)；

所述雷击下220kV输电线路反击跳闸率测试装置中第二基杆塔(22)包括杆塔主体二(102)、A相绝缘子串二(141)、B相绝缘子串二(142)、C相绝缘子串二(143)、接地引下线二(162)、接地装置二(62)；A相绝缘子串二(141)两端分别连接杆塔主体二(102)与A相线路(91)，B相绝缘子串二(142)两端分别连接杆塔主体二(102)与B相线路(92)，C相绝缘子串二(143)两端分别连接杆塔主体二(102)与C相线路(93)；杆塔主体二(102)底部通过接地引下线二(162)连接到接地装置二(62)上；

所述雷击下220kV输电线路反击跳闸率测试装置中第三基杆塔(23)包括杆塔主体三(103)、A相绝缘子串三(151)、B相绝缘子串三(152)、C相绝缘子串三(153)、接地引下线三(163)、接地装置三(63)；A相绝缘子串三(151)两端分别连接杆塔主体三(103)与A相线路(91)，B相绝缘子串三(152)两端分别连接杆塔主体三(103)与B相线路(92)，C相绝缘子串三(153)两端分别连接杆塔主体三(103)与C相线路(93)；杆塔主体三(103)底部通过接地引下线三(163)连接到接地装置三(63)上；

所述雷击下220kV输电线路反击跳闸率测试装置中数据测量分析控制模块(17)包含高压差分探头一(41)、高压差分探头二(42)、高压差分探头三(43)、数据采集器(3)、无线接收模块(2)、上位机(1)、信号控制器(12)；其中高压差分探头一(41)、高压差分探头二(42)、高压差分探头三(43)分别接在A相绝缘子串一(131)、B相绝缘子串一(132)、C相绝缘子串一(133)的两端，并通过数据采集器(3)连接到上位机(1)上；无线接收模块(2)将无线电流传感器(7)采集的电流传输至上位机(1)；上位机(1)通过控制信号控制器(12)改变冲击电压发生器(11)的输出电压；

该方法的步骤包括：

S1：模拟雷击输电线路杆塔塔顶，并进行耐雷水平测试；

S2：针对低土壤电阻率区域，改变沙池(5)中土壤(18)的土壤电阻率，从10Ω·m开始，每间10Ω·m取一个土壤电阻率，并重复进行步骤S1，测得该土壤电阻率下的耐雷水平；

S3：由下式计算不同土壤电阻率下，耐雷水平理论值I：

式中，L为接地装置导体的总长度，h为接地装置埋深，d为接地装置导体的直径，B为形状系数，l为几何尺寸，L_gt为杆塔的等效电感，h_d为输电导线的平均高度，U_50％为绝缘子串的闪络电压，α为分流系数，K为经电晕校正后的耦合系数，m为误差系数，η为积分变量；

S4：采用粒子群优化算法对耐雷水平理论计算公式进行优化建模，计算出使耐雷水平实测值与理论值误差最小的m值；

S5：针对低土壤电阻率区域，根据步骤S4优化得出的最优值m₀代入以下公式(2)，为优化后的理论公式：

式(2)中，I_y为优化后的耐雷水平理论计算值；

S6：针中等土壤电阻率地区，改变沙池(5)中土壤(18)的土壤电阻率，从150Ω·m开始，每间隔50Ω·m取一个土壤电阻率，并重复进行步骤S1，测得该土壤电阻率下的耐雷水平；重复第四步，优化得出最优值m₁，进而得到针对较高土壤率地区，输电线路耐雷水平的计算公式：

S7：在高土壤电阻率地区，改变沙池(5)中土壤(18)的土壤电阻率，从550Ω·m开始，每间隔50Ω·m取一个土壤电阻率，并重复进行步骤S1，测得该土壤电阻率下的耐雷水平，共测20组；重复第四步，优化得出最优值m₂，进而得到针对超高土壤率地区，输电线路耐雷水平的计算公式：

S8：由下式计算反击跳闸率Z：

式中，Z为反击跳闸率，M为年落雷日数，I_y为优化后的耐雷水平理论计算值，H_b为避雷线与杆塔连接处的离地高度，h_arc为避雷线弧垂，D为避雷线间距，G为击杆率，U₁为输电线路额定电压，L_xj为绝缘子串闪络距离。