1.1 雷電活動(dòng)頻度
雷暴日
雷暴日Td是一年中發(fā)生雷電的天數(shù),以聽到雷聲為準(zhǔn),在一天內(nèi)只要聽到過雷聲,無(wú)論次數(shù)多少,均計(jì)為一個(gè)雷暴日。
雷暴小時(shí)
雷暴小時(shí)Th是一年中發(fā)生雷電放電的小時(shí)數(shù),在一個(gè)小時(shí)內(nèi)只要有一次雷電,即計(jì)為一個(gè)雷電小時(shí)。 一個(gè)雷暴日折合三個(gè)雷暴小時(shí)。
少雷區(qū)
年均雷暴日數(shù)不超過15d或地面落雷密度不超過0.78次/(km2·a)的地區(qū)。
注:《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB 50343-2012)規(guī)定少雷區(qū)年平均雷暴日在25d及以下的地區(qū)。
中雷區(qū)
年平均雷暴日數(shù)超過15d 但不超過40d 或地面落雷密度超過0.78次/(km2·a)但不超過2.78次/(km2·a)的地區(qū)。
注:《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB 50343-2012)規(guī)定中雷區(qū)年平均雷暴日大于25d ,不超過40d 的地區(qū)。
多雷區(qū)
年平均雷暴日數(shù)超過40d 但不超過90d 或地面落雷密度超過2.78次/(km2·a)但不超過7.98次/(km2·a)的地區(qū)。
強(qiáng)雷區(qū)
年平均雷暴日數(shù)超過90d 或地面落雷密度超過7.98次/(km2·a)以及根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)雷害特殊嚴(yán)重的地區(qū)。
1.2 地面落雷密度
地面落雷密度表示每平方公里地面在一個(gè)雷暴日受到的平均雷擊次數(shù)。用γ表示(次/km2·雷暴日)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Td =40的地區(qū),取 =0.07 。
1.3 雷電流幅值
雷電流是指雷擊于接地良好的目標(biāo)時(shí)泄入大地的電流。雷電流的幅值(I)一般都是在塔上或避雷針上用磁鋼棒測(cè)出的。
一般地區(qū),雷電流幅值超過I的概率可按下式計(jì)算:
lgP=-I/88
2.1 線路落雷次數(shù)
每100km線路的年落雷次數(shù)NL按下式計(jì)算:
式中:
NL——線路落雷次數(shù)[次/(100km·a)];
Ng——地閃密度[次/(km2·a)],對(duì)年平均雷暴日數(shù)為40d的地區(qū)暫取2.78次/(km2·a);
hT——桿塔高度(m);
b——兩根底下之間的距離(m)。
2.2 擊桿率
擊桿率(g)是指雷擊線路桿塔次數(shù)與線路雷擊總數(shù)之比值,擊桿率的大小與地線根數(shù)和地形有關(guān)。具體見下表。
地形 | 地線根數(shù) | |
1 | 2 | |
平原 | 1/4 | 1/6 |
丘陵 | 1/3 | 1/4 |
2.3 雷電流幅值的概率
一般我國(guó)雷暴日超過20的地區(qū)雷電流的概率分布為:
式中:
P——雷電流幅值概率;
I——雷電流幅值。
2.4 線路繞擊率
雖然線路架設(shè)地線,仍然存在雷閃繞過地線直接擊中導(dǎo)線的可能性。雷電繞過架空地線直擊于導(dǎo)線,而造成絕緣子串的閃絡(luò)放電,這種現(xiàn)象稱為繞擊。雷電繞過架空地線直擊導(dǎo)線的概率,稱為繞擊率。雷電繞擊導(dǎo)線的幾率用繞擊率Pα來(lái)描述。 Pα與線路經(jīng)過地區(qū)的地形、地貌、地質(zhì)條件、保護(hù)角和桿塔高度等因素有關(guān):
對(duì)平原地區(qū):
對(duì)山區(qū):
2.5 雷擊桿塔的耐雷水平
線路遭受雷擊時(shí),絕緣子串不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值,稱為該線路的耐雷水平。用I1表示,單位kA。雷電的極性有正、有負(fù),負(fù)極性的雷電占85%左右。線路的耐雷水平與絕緣子串的U50%雷電沖擊電壓,桿塔的沖擊接地電阻,桿塔塔型及對(duì)地高度等有關(guān)。具體計(jì)算如下:
式中:
U50%——正極性沖擊放電電壓值;
k——導(dǎo)線與地線間的耦合系數(shù);
k1——電暈校正系數(shù);
k0——導(dǎo)線與地線間的j幾何耦合系數(shù);
r1——地線的半徑;
h1——地線的平均高度;
d12——地線與導(dǎo)線間的距離;
D12——地線與導(dǎo)線鏡像間的距離;
β——桿塔分流系數(shù);
RSU——沖擊接地電阻;
ha——橫擔(dān)對(duì)地高度;
ht——桿塔高度;
hav——導(dǎo)線的平均高度;
hgv——地線的平均高度;
Lt——桿塔電感。
2.6 建弧率
絕緣子串和空氣間隙在雷電沖擊閃絡(luò)之后,轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧的概率(既建弧率η)。
式中:
E——絕緣子串的平均運(yùn)行電壓梯度有效值;
U——定額電壓;
lig——絕緣子串的閃絡(luò)距離。
2.7 雷擊跳閘率
雷擊跳閘率是指每100km長(zhǎng)的線路每年由于雷擊引起的跳閘次數(shù)。
式中:
N——跳閘率,次/(100km·a);
P1——超過雷擊桿塔頂部時(shí)耐雷水平的雷電流概率;
P2——超過雷擊導(dǎo)線時(shí)耐雷水平的雷電流概率。
題目:
平原地區(qū)220KV雙避雷線線路如圖所示,絕緣子串由13×X-4.5組成,其正極性U50%為1200KV,避雷線半徑為r=5.55mm,導(dǎo)線弧垂12m,避雷線弧垂7m,桿塔沖擊接地電阻Ri=7Ω,求該線路的耐雷水平及雷擊跳閘率。(避雷線對(duì)邊相的耦合系數(shù)k0為0. 237,經(jīng)電暈修正后的耦合系數(shù)k為0.296)
計(jì)算:
(1)避雷線的平均高度:
hg=h-2f/3=(23.4+2.2+3.5)-2×7/3=24.5m
導(dǎo)線的平均高度:
hc=h-2f''/3=23.4-2×12/3=15.4m
(2)計(jì)算桿塔等值電感及分流系數(shù)β
可知鐵塔單位長(zhǎng)度電感為0.5 μH,所以桿塔等值電感為:
Lt=0.5×29.1=14.5 μH
根據(jù)2.5得分流系數(shù)β=0.88
(3)計(jì)算雷擊桿塔時(shí)的耐雷水平
(4)計(jì)算雷繞擊于導(dǎo)線時(shí)的耐雷水平I2
I2=1200/100=12 kA
(5) 計(jì)算雷電流幅值超過耐雷水平的概率
根據(jù)
雷電流超過I1的概率P1=5.6%, 超過I2的概率P2=73.1%。
(6)計(jì)算擊桿率g、繞擊率Pa,和建弧率η。
根據(jù)2.2得到擊桿率g=1/6
根據(jù)
求得繞擊率Pa=0.144%(α=16.5°)
根據(jù)2.6得:
(7)計(jì)算線路跳閘率n
雷擊跳閘率n=繞擊跳閘率n1+反擊跳閘率n2
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