一种换流站防雷性能仿真计算方法与流程

本发明涉及特高压直流电力工程仿真计算技术领域，具体而言，涉及一种换流站防雷性能仿真计算方法。

背景技术：

目前，换流站是直流电力系统中的枢纽，一旦发生雷击损坏事故，有可能造成大面积停电，影响十分严重。所以，换流站要求有可靠的防雷保护措施。换流站的雷害来自两个方面，一是雷直接击到换流站设备上而造成站内设备的损坏，简称直击雷；二是雷击到输电线路的杆塔和避雷线上，造成绝缘子闪络(反击)；或者直接击到导线上(绕击)产生的雷电波，雷电波沿输电线路传递到换流站，并在换流站设备上产生雷电过电压引起设备绝缘层损坏，此简称侵入波。所以，换流站设备的防雷保护措施有两个方面，一个直击雷的防护，另一个是雷电侵入波的防护。

对于直击雷的防护，国内外通用的做法是在换流站安装避雷针和避雷线。从我国110kv～1000kv大量变电站多年来的变电站直击雷防护的运行经验可知，按照我国现行规程规定的方法，安装了避雷针和避雷线的变电站，其直击雷防护效果是可靠的，但是仍有可能发生较小的雷电电流绕过避雷针线组合，击于建筑物顶。此时建筑物屋顶面作为接闪器，通过建筑物外立面和引下线等将雷电电流导入大地。如果此时雷电电流过大，会使建筑物电位抬升，造成建筑物内的人和电气设备的放电危险。

中国专利公开号：cn104538922a，本发明涉及一种换流站避雷防护方法及装置，所述方法包括如下步骤：确定覆盖换流站的立体避雷防护空间。在所述避雷防护空间的外围设置避雷防护结构，所述避雷防护结构包括从所述避雷防护空间顶部至避雷防护空间底部依次排列设置的一个以上避雷线，所述避雷线电连接至避雷线柱，所述避雷线柱接地。采用本发明所述的换流站避雷防护方法及装置，通过设置在避雷防护空间顶部至避雷防护空间底部依次排列设置的一个以上避雷线，顶部避雷线防止避雷防护空间顶部遭受直击雷，顶部以下的避雷线防止避雷防护空间侧部遭受侧击雷，即能覆盖雷电防护盲点，可防止直击雷侧面绕击，使换流站得到全面的防雷保护，减小雷击故障概率。

上述发明并未解决校验换流站内的其中一建筑或电气设备防雷装置的防雷性能的问题。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种换流站防雷性能仿真计算方法，旨在解决校核换流站的其中一建筑或电气设备防雷装置的防雷性能的问题。

一个方面，本发明提出了一种换流站防雷性能仿真计算方法，建立所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型；向所述换流站内相应的建筑物或电气设备注入模拟雷电电流，并将所述模拟雷电电流输入至所述换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型；所述仿真模型根据所述模拟雷电电流计算所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻；根据所述等效冲击电阻确定所述换流站内相应的建筑物或电气设备防雷装置的防雷性能。

进一步地，采集所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的长、宽、高以及位置数据，根据所述长、宽、高以及位置数据建立所述换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型。

进一步地，所述模拟雷电电流为模拟雷电绕过所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷装置后，直击在换流站内的其中一建筑物或电气设备上的雷电电流。

进一步地，在所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型中，建立模拟雷电电流分析程序、地电位升计算程序、以及等效冲击电阻计算程序；所述模拟雷电电流分析程序分析所述模拟雷电电流数据，然后，所述地电位升计算程序计算所述模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的地电位升，之后，所述等效冲击电阻计算程序计算所述模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的等效冲击电阻数据。

进一步地，在建立所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型之前，首先确定所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷等级。

进一步地，根据所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的年预计雷击次数，确定所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷等级；所述年预计雷击次数按下式计算：n＝k×ng×ae，其中，n为所述建筑物或电气设备年预计雷击次数，k为校正系数，ng为所述建筑物或电气设备所处地区雷击大地的年平均密度，ae为所述建筑物或电气设备截收相同雷击次数的等效面积。

进一步地，向所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的边缘尖端处注入所述模拟雷电电流，并将所述模拟雷电电流的数据输入到所述换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型中。

进一步地，所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型分析采集到的所述模拟雷电电流的数据，通过所述仿真模型中的地电位升计算程序，计算所述换流站内相应的建筑物或电气设备的地电位升值。

进一步地，所述仿真模型中的等效冲击电阻计算程序根据所述地电位升值，计算所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻值，或者，根据所述模拟雷电电流值和所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的地电位升值，按照r＝u/i公式直接计算所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻值，所述r＝u/i公式中：r为所述等效冲击电阻值，u为所述地电位升值，i为所述模拟雷电电流值。

进一步地，根据所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻，确定所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的防雷性能；依据规范规定的对所述建筑物或电气设备冲击接地电阻阈值的要求，判断所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻是否超过所述规范规定的阈值；若超过所述规范规定的阈值，则调整所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置，并重新计算所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻，直到所述等效冲击电阻小于所述规范规定的阈值；若未超过所述规范规定的阈值，则无需调整所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置。

进一步地，通过更换材料、改变布局的方式，以减小所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷装置的所述等效冲击电阻，提高所述换流站内相应的建筑物或电气设备防雷装置的防雷性能。

进一步地，采用铜或导电性能强的材料，或者增大所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的各连接处的接触面面积的方式，减小所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置各连接处的接触电阻，降低所述接触电阻对换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的等效冲击电阻的影响。

进一步地，所述换流站内的其中一建筑物的外部防雷装置、内部防雷装置、电气设备和电子系统共用同一接地装置。

进一步地，所述外部防雷装置的接地导线和防雷电装置相感应，所述外部防雷装置的接地导线围绕建筑物敷设成环形接地体。

本发明的有益效果，本发明根据换流站内的其中一建筑物或电气设备的长、宽、高以及位置数据建立换流站内相应的建筑物或电气设备仿真模型，并采用边缘尖端注入模拟雷电电流的方法，通过仿真模型中的分析和计算程序，计算换流站建筑物或电气设备的地电位升，然后根据r＝u/i公式，计算得到换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击接地电阻，通过比对等效冲击电阻值与规范规定的阈值范围值，可准确校核换流站内相应的建筑物或电气设备防雷装置的合理性，为校核换流站内相应的建筑物或电气设备防雷装置的防雷性能提供技术支撑。

另一方面，提供了一种流站阀厅防雷性能仿真计算方法，在cdegs程序中建立换流站阀厅仿真模型，通过本发明所述计算方法，在建立阀厅仿真模型后，确定换流站阀厅在遭遇雷击时的等效冲击接地电阻，为分析换流站阀厅建筑物或电气设备的防雷可靠性，防雷装置的避雷针线组合是否满足防雷要求提供技术支撑。

另一方面，通过在换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型中，建立模拟雷电电流分析程序、地电位升计算程序以及等效冲击电阻计算程序，对模拟雷电电流进行计算，从而快速且准确的计算出流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻，节省了校验防雷装置的防雷性能的时间。

另一方面，本发明还提供了一种方法，通过改变防雷装置的设置方式，减小接触电阻，使得防雷装置的布局更合理，有效的提高了防雷装置的防雷性能；同时在判断等效冲击电阻不符合规范规定的阈值时，调整防雷装置，并重新计算所述等效冲击电阻。在重新计算等效冲击电阻时，只需模拟雷电电流的输入已经建立好的方中模型中，即可获取新的等效冲击电阻数据，不仅准确校验了换流站内防雷装置的防雷性能，同时极大的节省重新计算数据所需的时间。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的流程示意图；

图2为本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的换流站平面示意图；

图3为本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的确定防雷装置防雷性能的流程示意图；

图4为本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的判断等效冲击电阻流程示意图；

图5为本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的阀厅模型示意图；

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的流程示意图，s101建立所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型，s102向所述换流站内相应的建筑物或电气设备注入模拟雷电电流，并将所述模拟雷电电流输入至所述换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型，s103所述仿真模型根据所述模拟雷电电流计算所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻，s104根据所述等效冲击电阻确定所述换流站内相应的建筑物或电气设备防雷装置的防雷性能。

具体而言，首先确定换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷等级；进一步地，采集换流站内的其中一建筑物或电气设备的长、宽、高以及位置数据，通过长、宽、高以及位置数据建立换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型；进一步地，在换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型中，建立模拟雷电电流分析程序、地电位升计算程序、以及等效冲击电阻计算程序；进一步地，向换流站内的其中一建筑物或电气设备的尖端边缘处，人为注入模拟雷电的电流，此模拟雷电电流为模拟当换流站内的其中一建筑物或电气设备遭受雷击时，雷击电流绕过换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷装置，直击在换流站内的其中一建筑物或电气设备上的等效雷击电流；进一步地，通过换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型中的模拟雷电电流分析程序，分析所述模拟雷电电流数据，然后，将模拟雷电电流分析程序所分析后的模拟雷电电流数据，输入到上述仿真模型的地电位升计算程序中；进一步地，通过地电位升计算程序计算电流分析程序分析后获得的模拟雷电电流数据，并根据所述模拟雷电电流数据计算此模拟雷电电流数据所对应的建筑物或电气设备的地电位升数据；进一步地，通过地电位升计算程序，获得相应的建筑物或电气设备的地电位升数据之后，再通过等效冲击电阻计算程序，计算此地电位升数据所对应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻数据；进一步地，在得到换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻数据之后，根据换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷等级所对应的等效冲击电阻的规范规定的阈值，确定换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻数值是否超过规范规定的等效冲击电阻的阈值，若超过所述阈值则调整换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置，若未超过所述阈值，则确定换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置符合规范要求，从而通过换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻的数值判断换流站内相应的建筑物或电气设备防雷装置的防雷性能。本领域技术人员可以理解的是，确定了换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷等级之后，换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻的规范规定的阈值也随之确定。

采用上述的换流站防雷性能仿真计算方法，通过建立换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型，再通过模拟雷击换流站内的其中一建筑物或电气设备，在仿真模型中分析模拟雷电电流的数据，并通过仿真模型计算此模拟雷电电流数据所对应的换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻，通过此等效冲击电阻确定换流站内的其中一建筑物或电气设备防雷装置的防雷性能，从而能够准确的校核换流站防雷装置的布局合理性，有效的提高了换流站的防雷性能，并且，通过在换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型中，建立模拟雷电电流分析程序、地电位升计算程序以及等效冲击电阻计算程序，对模拟雷电电流进行计算，从而快速且准确的计算出流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻，节省了校验防雷装置的防雷性能的时间。

结合图2所示，本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的换流站平面示意图，换流站一般建设有阀厅20、控制楼21、换流变压器24、交流开关场22、、主接地线网10以及其他建筑物或电气设备23。

具体而言，在上述所提到的阀厅20、控制楼21、换流变压器24、交流开关场22、、主接地线10以及其他建筑物或电气设备23上，都安装有防雷装置，以避免所述建筑物或者电气设备遭到雷击时，造成建筑或者电气设备的损坏，导致换流站工作瘫痪或者换流站内工作人员的伤亡。进一步地，雷击一般都会击在建筑物或电气设备的顶部，并且，雷电会更大概率的击中较高的建筑物或电气设备，因此建筑物或电气设备的防雷装置一般都架设在建筑物或者电气设备的顶部，通过防雷装置接收雷电电流，并通过防雷装置中的接地线，将雷电电流导入大地，或者，导入埋设在建筑物或电气设备下的主接地线网10当中，从而避免雷电直击建筑物或电气设备的雷击危害。但是，将雷电电流通过防雷装置接收并通过接地线将雷电电流导入大地或主接地线网10当中之时，会造成地电位抬升，建筑物或电气设备所处位置的地电位会随之升高，地电位升高会破坏地电位抬升范围内的建筑物、电气、电子及金属设备，当人处于地电位抬升范围内时，可能产生跨步电压，危及生命安全。而当所述雷击电流流入大地时，换流站内的建筑物或电气设备的冲击接地电阻会影响地电位抬升的情况，因此相关规范规定了建筑物或电气设备的冲击接地电阻的安全阈值范围。

进一步地，根据建筑物或者电气设备的不同高度或重要程度，其防雷装置的架设方式也并不相同。防雷装置在大多时候都能有效的避免雷击的危害，但有时雷击会避开防雷装置，直击在建筑物或电气设备上，造成建筑物或电气设备所处位置的地电位抬升，对换流站内的建筑物或电气设备以及人员造成危害。因此，换流站内建筑物或电气设备的防雷装置的分布的合理性，以及其防护性能显得尤为重要，通过本发明所述换流站防雷性能仿真计算方法，对换流站内的各防雷装置测试后，能够准确的得出所述防雷装置的防雷性能，并对所述防雷装置进行校核。

结合图3所示，本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的确定防雷装置防雷性能的流程示意图。s201确定换流站内的其中一建筑物或电子设备的防雷等级。s202根据所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的长、宽、高以及位置数据建立所述换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型，s203向换流站内的其中一建筑物或电气设备注入模拟雷电绕过所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷装置后，直击在换流站内相应的建筑物或电气设备上的雷电电流，s204在所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型中，建立模拟雷电电流分析程序、地电位升计算程序、以及等效冲击电阻计算程序，s205所述模拟雷电电流分析程序分析所述模拟雷电电流数据，s206所述地电位升计算程序计算所述模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的地电位升，s207所述等效冲击电阻计算程序计算所述模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的等效冲击电阻数据，s208根据所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻，判断所述等效冲击电阻是否超过所述规范规定的阈值，确定所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的防雷性能。

具体而言，s201确定换流站内的其中一建筑物或电子设备的防雷等级。在建立换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型之前，首先确定所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷等级。进一步地，根据换流站内的其中一建筑物或电气设备的年预计雷击次数，确定换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷等级。年预计雷击次数按下式计算：n＝k×ng×ae，其中，n为所述建筑物或电气设备年预计雷击次数，k为校正系数，在一般情况下取1；位于河边、湖边、山坡下或者山地中土壤电阻率较小处，地下水露头处，土山顶部、山谷风口处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；金属屋面没有接地的砖木结构建筑物取1.7；位于山顶或旷野的孤立建筑取2；ng为所述建筑物或电气设备所处地区雷击大地的年平均密度(次/km²/a)；ae为所述建筑物或电气设备截收相同雷击次数的等效面积(km²)。

具体而言，建筑物或电气设备所处地区雷击大地的年平均密度首先应该按当地气象台、站资料确定，若无此资料，可按下式计算：ng＝0.1×td，式中td为年平均雷暴日，根据当地气象台，站资料确定(d/a)。

建筑物或电气设备截收相同雷击次数的等效面积应为其实际平面积向外扩大的面积，其计算方法为：

1)当建筑物高度小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算式中d为建筑物每边扩大的宽度(m)，l、w、h分别为建筑物的长宽高(m)。

2)当建筑物的高度小于100m，同时其周边在2d范围内有等高或比它低的建筑物，这些建筑物不在所考虑建筑物以hr＝100(m)，按上式算得ae可减去(d/2)×(这些建筑物所考虑建筑物边长平行以米计的长度总和)×10^-6(km²)。当四周在2d范围内都没有等高或比它低的其他建筑物时，其等效面积可按下式计算：

3)当建筑物的高度小于100m，同时其周边在2d范围内有比它高的其他建筑物时，按式算出等效面积可减去d×(这些建筑物与所考虑建筑物变长平行以米计的长度总和)×10-6(km2)。当四周在2d范围内都有比它高的其他建筑物时，其等效面积可按下式计算：ae＝lw×10^-6。

4)当建筑高度等于或大于100m时，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高度计算；建筑的等效面积应按下式计算：

ae＝[lw+2h(l+w)+πh²]×10^-6

5)当建筑高度等于或大于100m，同时其周边在2h范围内有等高或比它低的其他建筑物，且不在所确定建筑物以滚球半径等于建筑高度(m)的保护范围内时，按上式算出的等效面积可减去(h/2)×(这些建筑物所确定建筑物边长平行以米计的长度总和)×10-6(km²)

当四周在2h范围内都有等高或比它低的其他建筑物时，其等效面积可按下式计算：

6)当建筑物的高度等于或大于100m，同时其周边在2h范围内有比它高的其他建筑物时，按上式算出等效面积可减去h×(这些其他建筑物与所确定建筑物边长平行以米计的长度总和)×10^-6(km²)

当四周在2h范围内都有比它高的其他建筑物时刻按ae＝lw×10^-6计算。

7)当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积按每点最大扩大宽度外端连接线所包围的面积计算。

具体的，预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼、一般性民用建筑物以及一般性工业建筑物为二类防雷建筑。上述计算方法和过程仅以建筑物为示例进行了说明，可以理解的是，本方法同样适用于电气设备。

s202根据所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的长、宽、高以及位置数据建立所述换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型，具体而言，根据换流站内的其中一建筑物或电气设备的长度、宽度、高度以及所在换流站内的位置的相关数据信息，建立换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型。结合图2所示，进一步地，上述换流站内的其中一建筑物或电气设备的长度、宽度、高度以及所在换流站内的位置的相关数据信息，可以通过换流站的施工图纸或者换流站内统计的相关建筑或电气设备的信息，直接获得上述的所需的数据，建立换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型；或者，在不能通过图纸或者相关记录的信息获得换流站内的其中一建筑物或电气设备的长度、宽度、高度以及所在换流站内的位置的相关数据信息时，通过实地测量，获取所需要的相关信息，建立换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型。

s203向换流站内的其中一建筑物或电气设备注入模拟雷电绕过所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷装置后，直击在换流站内相应的建筑物或电气设备上的雷电电流。具体而言，在建立流站内的其中一建筑物或电气设备仿真模型之后，向所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的边缘尖端处注入所述模拟雷电电流，并将所述模拟雷电电流的数据输入到换流站内相应的建筑物或电气设备的仿真模型中。进一步地，换流站内的建筑物，如：阀厅20和控制楼21，一般都是方形建筑，因此采用四角注入电流的的方式向其注入模拟雷电电流；换流站内的的电气设备，如：换流变压器24和交流开关场22，一般都是圆柱体或者椎体结构形状的，因此采用边缘或者尖端处注入电流的方式向其注入模拟雷电电流。上述边缘尖端处注入电流的方式，是为了模拟雷击建筑物或者电气设备时的极端情况，因为在雷击中建筑物的四角或者电气设备的尖端或边缘处时，所造成的危害是最大的。

结合s204、s205、s206以及s207的步骤所述的方法：s204在所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型中，建立模拟雷电电流分析程序、地电位升计算程序、以及等效冲击电阻计算程序，s205所述模拟雷电电流分析程序分析所述模拟雷电电流数据，s206所述地电位升计算程序计算所述模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的地电位升，s207所述等效冲击电阻计算程序计算所述模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的等效冲击电阻数据

具体而言，在建立换流站内的其中一建筑物或电气设备的仿真模型后，在所述仿真模型中建立模拟雷电电流分析程序、地电位升计算程序以及等效冲击电阻计算程序；模拟雷电电流分析程序分析模拟雷电电流数据，然后，地电位升计算程序计算模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的地电位升，之后，等效冲击电阻计算程序计算模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的等效冲击电阻数据。进一步地，模拟雷电电流分析程序用以分析向换流站内的其中一建筑物或电气设备注入的模拟雷电电流数据，此模拟雷电电流数据可以是仿真模型内部建立的数据收集程序自动获取，也可以是人为输入至模拟雷电电流分析程序中的，在此并不做限定；在模拟雷电电流分析程序分析完模拟雷电电流数据之后，将分析后的模拟雷电电流数据传输至地电位升计算程序中，由地电位升计算程序根据传输进来的模拟雷电电流数据计算所述模拟雷电电流数据所对应的换流站内的其中一建筑物或电气设备的地电位升；在地电位升计算程序通过计算得到换流站内的其中一建筑物或电气设备的地电位升的数值之后，将此地电位升的数值传输至等效冲击电阻计算程序中，由等效冲击电阻计算程序根据传输进来的地电位升的数值，计算此地电位升的数值对应的所述建筑物或电气设备的等效冲击电阻的数值，或者，不通过此等效冲击电阻计算程序计算所述建筑物或电气设备的等效冲击电阻的数值，在地电位升计算程序通过计算得到换流站内的其中一建筑物或电气设备的地电位升的数值之后，根据得到的地电位升的数值和上述计算得到模拟雷电电流数据，直接计算建筑物或电气设备的等效冲击电阻的数值。

具体而言，上述仿真模型中的等效冲击电阻计算程序根据地电位升计算程序计算得到的地电位升值，计算所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻值时，按照下式计算：

r＝u/i

上式中，r为所述等效冲击电阻值，u为所述地电位升值，i为所述模拟雷电电流值。

进一步地，在通过仿真模型计算换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻值时，一种实施方式为：由模拟雷电电流分析程序分析模拟雷电电流数值，然后，地电位升计算程序计算所述模拟雷电电流数值所对应的所述建筑物或电气设备的地电位升数值，之后，等效冲击电阻计算程序，根据r＝u/i，通过地电位升数值，计算模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的等效冲击电阻数值；在另一种可能的实施方式中，在上述通过模拟雷电电流分析程序和地电位升计算程序，获得模拟雷电电流数值和地电位升数值之后，不再通过等效冲击电阻计算程序计算所述等效冲击电阻的数值，由人工直接通过获得的模拟雷电电流数值和地电位升数值，依据r＝u/i，计算所述的模拟雷电电流数据所对应的所述建筑物或电气设备的等效冲击电阻数值。在先确定了换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷装置的防雷等级之后，换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻的规范规定的阈值也随之确定，根据得到的换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻数值，比对此等效冲击电阻数值是否超过等效冲击电阻的规范规定的阈值，从而能够判断换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的防雷性能。本领域与技术人员可以理解的是，上述的换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻，相当于换流站内相应的建筑物或电气设备地冲击接地电阻，这是因为此等效冲击电阻是通过分析模拟雷雷电流得到的数值，而模拟雷电电流是模拟的雷电击中换流站内其中一建筑物或电子设备的情况，模拟雷电电流为雷电电流的等效电流，因此所述等效冲击电阻是与所述冲击接地电阻等效的电阻；另外，本方法所述规范规定为，相关规范对不同防雷等级的建筑物或电子设备的接地冲击电阻的规定，可以理解的是，等效冲击电阻只需满足相关规范规定即可认定其防雷装置符合相关规范规定。

采用上述方法，通过建立换流站阀厅的模型，向换流站阀厅注入模拟雷电电流，通过计算获得换流站阀厅的等效冲击电阻，能够准确的校核换流站阀厅的防雷性能。

s208根据所述换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻，判断所述等效冲击电阻是否超过所述规范规定的阈值，确定所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的防雷性能。具体而言，根据换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻值，确定所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的防雷性能。进一步地，在首先确定了换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷等级之后，换流站内的其中一建筑物或电气设备所适用的规范也随之确定，再确定换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻值之后，依据规范规定的对上述建筑物或电气设备冲击接地电阻阈值范围的要求，判断所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻是否超过所述规范规定的阈值；若超过所述规范规定的阈值，则调整所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置，并重新计算所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻，直到所述等效冲击电阻小于所述规范规定的阈值；若未超过所述规范规定的阈值，则无需调整所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置。本领域技术人员可以理解的是，换流站内的其中一建筑物或电气设备的等效冲击电阻只需满足在规范规定的阈值范围内即可认定换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的防雷性能良好，符合规范对其防雷装置的要求。

采用上述方法，模拟雷电电流直击换流站内的其中一建筑物或电气设备后，通过建立的模型内的分析和计算程序，分析并计算所述模拟雷电电流所对应的换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻，之后，判断此等效冲击电阻值是否符合规范规定的阈值范围，从而准确的校验了换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷装置的防雷性能，同时，为校核换流站到的防雷性能提供技术支撑。

参阅图4所示，为本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的判断等效冲击电阻流程示意图。s301确定换流站内的某一建筑物或电气设备的等效冲击电阻，s302判断所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻是否超过所述规范规定的阈值、s303防雷装置符合规定，无须调整，s304调整换流站内的某一建筑物或电气设备的防雷装置。

s301确定换流站内的某一建筑物或电气设备的等效冲击电阻。具体而言，参照s201-s207的步骤确定上述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻，在此不再赘述。

s302判断所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻是否超过所述规范规定的阈值。具体而言，在s301步骤之前，首先确定换流站内的某一建筑物或电气设备的防雷等级，在换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷等级确定之后，换流站内相应的建筑物或电气设备所适用的规范也随之确定，依据规范规定的冲击接地电阻的阈值范围，判断换流站内相应的建筑物或电气设备防雷装置的防雷性能；然后在s301步骤之后，换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻值通过仿真模型分析计算得出，最后判断换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻值是否超过规范规定的阈值范围，若未超过所述规范规定的阈值，则认定换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷性能良好，无需调整其防雷装置；若超过所述规范规定的阈值，则执行s304步骤。

s303防雷装置符合规定，无须调整。具体而言，在换流站内的某一建筑物或电气设备的等效冲击电阻值未超过规范规定的阈值范围时，则可以认定换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置符合规范固定的要求，防雷装置的防雷性能良好，无需做出调整。

s304调整换流站内的某一建筑物或电气设备的防雷装置。具体而言，在换流站内的某一建筑物或电气设备的等效冲击电阻值超过规范规定的阈值时，则调整所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置，并重新计算所述换流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻，直到所述等效冲击电阻小于所述规范规定的阈值。

具体而言，在s304步骤中，调整换流站内的某一建筑物或电气设备的防雷装置具体为：将防雷装置所使用的材料，更换为导电性性能更好的材料，使用铜或者导电性能更强的材料；改变防雷装置布局的，通过调整主接地网的排列方式，由平行排列的方式，调整为十字交叉的方式排列，或者增加接地线的数量。通过上述方式，以减小流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻，提高所述换流站内相应的建筑物或电气设备防雷装置的防雷性能。进一步地，在调整防雷装置之后，重新计算流站内相应的建筑物或电气设备的等效冲击电阻值，即再次执行s201-s207步骤，计算上述等效冲击电阻值；在获得重新计算所得等效冲击电阻值之后，再次判断此等效冲击电阻值是否符合规范规定的阈值范围，若符合则执行s303步骤，若还不符合则再次执行s304步骤，再执行s201-s207步骤，重新计算上述等效冲击电阻值，直到此等效冲击电阻值符合规范规定的阈值范围为止。进一步地，采用铜或导电性能强的材料，或者增大所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的各连接处的接触面面积的方式，减小所述换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置各连接处的接触电阻，降低所述接触电阻对换流站内相应的建筑物或电气设备的防雷装置的等效冲击电阻的影响。通过上述判断方法，准确的校验了换流站内的其中一建筑物或电气设备的防雷装置的防雷性能。

具体而言，在建立仿真模型计算所述等效冲击电阻时，换流站建筑物或电气设备均考虑的是理想连接，而在实际的施工过程当中，防雷装置的连接处均存在连接不佳，从而影响冲击电阻，为了不影响所述等效冲击电阻的计算结果，更主要的是避免连接处的电阻影响到防雷装置的防护性能，在实际的施工过程当中，应当尽量减小连接处的接触电阻，例如：磨光接触面、扩大接触面、加大接触部分压力、涂抹导电膏、采用铜过渡线夹等方式连接，以达到减小接触电阻的目的。

具体而言，换流站的建筑物的防雷装置分为外部防雷装置和内部防雷装置，并且换流站内的电气设备或者电子系统等都设有防雷装置，以避免遭受雷击损害。防雷装置设有接地装置，用以将雷电导向大地。具体的，外部防雷装置和内部防雷装置，以及电气设备和电子系统等共用同一接地装置。并且，外部防雷装置的接地装置和防雷电装置相感应，并且外部防雷装置的专设接地装置围绕建筑物敷设成环形接地体。

本领域技术人员可以理解的是，防雷装置是为了防止雷击对换流站的危害，而防雷装置的具体设置方式只需满足能够更好的防止雷击即可，并且，防雷装置连接处存在接触不佳，从而影响防雷装置性能的问题，所以，在实际的防雷装置设置时应当尽量减小接触电阻，以提高防雷装置的防雷性能。

采用上述方法，通过改变防雷装置的设置方式，减小接触电阻，使得防雷装置的布局更合理，并有效的提高了防雷装置的防雷性能，同时采用上述判断方法，在所述等效冲击电阻不符合规范规定的阈值时，调整防雷装置，并重新计算所述等效冲击电阻。在重新计算等效冲击电阻时，只需模拟雷电电流的输入已经建立好的方中模型中，即可获取新的等效冲击电阻数据。采用本方法，不仅能够准确校验换流站内防雷装置的防雷性能，同时极大的节省重新计算数据所需的时间。

参阅图5所示，为本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的阀厅模型示意图。图中包括：主地接线网10、模拟雷击点11、模拟雷击点12、模拟雷击点13和模拟雷击点14。

下面以换流站内的建筑物阀厅为例，具体说明本发明所述一种换流站防雷性能仿真计算方法。

根据本方法，首先确定换流站阀厅的防雷等级。具体的，先得到阀厅年预计雷击次数，采用：

n＝k×ng×ae

其中，k为校正系数，ng为阀厅所处地区雷击大地的年平均密度(次/km²/a)，ae为与阀厅截收相同雷击次数的等效面积(km²)。

通过上式计算确定换流站阀厅的防雷等级为二级，则继续接下来的步骤。具体计算过程再次不作赘述。

然后，在cdegs程序中建立阀厅的仿真模型(cdegs软件是由加拿大ses公司历经十余年开发而成的，cdegs是电流分布currentdistribution、电磁场electromagneticfields、接地grounding和土壤结构分析soilstructureanalysis英文首字母的缩写，以下简称cdegs)。具体的，将阀厅的长宽高以及阀厅所处在换流站内的位置数据，以及将防雷装置的主接地网的数据信息，一同输入至cdegs程序中，建立阀厅的仿真模型。

在cdegs程序中，建立模拟雷电电流分析程序、地电位升计算程序、以及等效冲击电阻计算程序。

接下来采用四角注入法，向换流站阀厅顶部的四个角注入模拟雷电电流，此模拟雷电电流为模拟雷电绕过防雷装置直击在阀厅顶部时的模拟等效电流。将模拟雷电电流数据输入到cdegs程序中，或者通过连接和传输装置，使cdegs程序实时获取此模拟雷电电流数据。通过cdegs程序中模拟雷电电流分析程序，分析模拟雷电电流数据，并将分析后的电流数据传输至地电位升计算程序，由地电位升计算程序计算该模拟雷电电流数据所对应的地电位升值，并将此地电位升值传输至等效冲击电阻计算程序，再由等效冲击电阻计算程序计算模拟雷电电流所对应的阀厅的等效冲击电阻值。其中，模拟雷电电流数据、地电位升值以及等效冲击电阻值可根据i＝u/r的公式进行计算，其中：r为所述等效冲击电阻值，u为所述地电位升值，i为所述模拟雷电电流数据。

向阀厅的四个角注入模拟雷电电流，分别得到模拟雷击点11、模拟雷击点12、模拟雷击点13和模拟雷击点14，并注入不同大小的电流：10ka、20ka和30ka。在cdegs程序中计算获得各个雷击点所对应的地电位升。

表1

表1为本发明实施例换流站防雷性能仿真计算方法的阀厅的地电位升示意图。

根据表1计算结果可以得到，当雷电绕过避雷装置的针线组合直接击于屋顶的雷电流为10ka时，则阀厅地电位升不会超过15.24kv，跟r＝u/i计算得到等效冲击电阻为1.5ω左右，满足gb/t50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》中换流站建筑物或电气设备冲击接地电阻不超过4ω的要求。

上述流站阀厅防雷性能仿真计算方法，在cdegs程序中建立换流站阀厅仿真模型，通过本发明所述计算方法，在建立阀厅仿真模型后，确定换流站阀厅在遭遇雷击时的等效冲击接地电阻，为分析换流站阀厅建筑物或电气设备的防雷可靠性，防雷装置的避雷针线组合是否满足防雷要求提供技术支撑。

在此只示例性说明了建立阀厅的仿真模型，并未对换流站内所有建筑和电气设备一一举例说明，本领域技术人员通过此示例结合本发明所述方法足以理解本发明的技术方案。

本领域技术人员可以理解的是，首先确定换流站阀厅的防雷等级，是为了确定gb/t50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》中，对换流站阀厅的建筑物或电气设备冲击接地电阻的要求阈值，并且上述方法中所述的等效冲击电阻与gb/t50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》中所规定的接地冲击电阻相同。

采用上述方法，在cdegs程序中建立换流站阀厅仿真模型，通过本发明所述计算方法确定换流站阀厅在遭遇雷击时的冲击接地电阻，为分析换流站阀厅建筑物或电气设备的防雷可靠性，防雷装置的避雷针线组合是否满足防雷要求提供技术支持。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。