电气几何模型对500kV变电站雷电侵入波风险评估的影响

电力传输与功率变换控制教育部重点实验室、国网上海市电力公司的研究人员周欣佳、蒋传文，在2016年第12期《电气技术》杂志上撰文，为研究电气几何模型对500kV变电站雷电侵入波风险评估的影响，本文分析并比对了以往国内外提出的各类电气几何模型，针对某典型500kV变电站雷电侵入波模型，采用MATLAB编程结合变电站ATP-EMTP过电压模型。计算了不同电气几何模型下，雷电流幅值分布、进线段杆塔高度与杆塔接地电阻对变电站内主变平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure，MTBF）的影响。研究结果可供500kV变电站雷电过电压与绝缘配合的设计、评估参考。

500kV 变电站是电力系统的重要枢纽，雷电侵入波导致的事故是电网大面积停电的重要危害。年预计变电站雷电侵入波次数是500kV 变电站雷电侵入波风险评估的主要影响因素，以往大量标准、报告、论文中仅采用规程法、电气几何模型法对500kV 变电站雷电侵入波风险进行工程性的计算评估[1-5]，而国内外提出了大量电气几何模型[4,6-8]，并没有研究过电气几何模型对500kV 变电站雷电侵入波风险评估的影响。

现如今在国家电网公司精细化管理、标准化设计的背景下，深入研究电气几何模型对500kV变电站雷电侵入波风险评估的影响，是500kV变电站雷电过电压与绝缘配合的设计、评估基础，对500kV变电站雷电环境下设计的可靠性和经济性有重要的工程意义。

本文采用MATLAB编写的电气几何模型程序结合ATP-EMTP建立的500kV 变电站雷电侵入波模型，以变电站主变平均故障间隔时间（Mean TimeBetween Failure，MTBF）定义变电站雷电侵入波风险，研究了不同电气几何模型下，雷电流幅值分布、进线段杆塔高度与杆塔接地电阻对变电站主变MTBF的影响。

图1  500kV变电站雷电侵入波过电压计算示意图

结论

本文分析了不同电气几何模型下，雷电流幅值分布、进线段杆塔高度与杆塔接地电阻对500kV变电站雷电侵入波风险评估的影响，得到以下结论：

（1）不同电气几何模型下变电站主变MTBF有显著差异，因此，在500kV变电站雷电过电压与绝缘配合的设计、评估时，需要有针对性的选择电气几何模型。

（2）不同电气几何模型下，雷电流幅值分布中值电流提高、杆塔高度增高、杆塔接地电阻增大都会导致变电站主变MTBF下降。