00KV输电线路14:00-15:30部分典型档距绝缘子串污闪概率
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[0171] 由表7,表8可见，若输电线路所在区域在沙尘暴过境后出现空气相对湿度增加的 潮湿天气，在绝缘子表面积污水平不变的前提下（与14:00时绝缘子表面积污水平相同）， 各绝缘子串污闪概率显著增加，进而导致整条500kV输电线路污闪跳闸概率增加，由沙尘 暴刚过境后14:00时的0. 0639上升到16:00的0. 3162。输电线路污闪跳闸的主要原因是 由于空气湿度增加后，空气中的水分子使绝缘子表面沉积的沙尘颗粒中的导电物质溶解， 绝缘子表面的切断盐密减小，故由式（10)可知，绝缘子污闪概率增加，进而导致500kV输电 线路污闪概率的同步上升。因此，在沙尘暴过境后的潮湿天气出现之前，有必要进行输电线 路绝缘子的人工除尘除垢，以避免潮湿天气引起的高概率线路跳闸事故。
【主权项】
1.沙尘环境下架空线路污闪跳闸概率计算方法，包括沙尘天气过境时架空线路污闪概 率故障的计算步骤和沙尘天气过境后伴随潮湿天气的架空线路污闪跳闸故障概率的计算 步骤，其特征在于，步骤具体如下： (1)、沙尘天气过境时架空线路污闪概率故障的计算步骤如下： (1.1)读取输电线路所在区域各气象站记录的沙尘天气气象监测数据、气象站经炜度、 所计算架空输电线路起始点经炜度、电压等级和档距信息； (1. 2)根据输电线路起始点经炜度信息和档距，计算架空线路各档距处绝缘子的经炜 度； (1. 3)基于二维插值的方法，计算架空输电线路各档距绝缘子处的能见度； (1.4)由式（1)_式（4)计算满足沉降条件的绝缘子沙尘颗粒最大直径，根据沙尘天气 等级的国家标准规定，利用线性插值方法计算各档距处满足沉降条件的沙尘颗粒浓度； 沙尘颗粒在绝缘表面吸附的判据：当出射速度Vy3无实数解时，沙尘颗粒沉降，出射速 度如式（1):式中，e为恢复系数；Vy(l为污秽颗粒入射绝缘子表面的法向速度；Wa为污秽颗粒克服吸 附力所做的功；m为污秽颗粒质量； 将沙尘颗粒等效为球体，计算出直径为\的沙尘颗粒质量如式（2):式中，Pp为沙尘颗粒密度，当出射速度Vy3无实数解时，沙尘颗粒沉降在绝缘子表面， 这时：沙尘暴环境下能够吸附到绝缘子表面的沙尘颗粒直径满足：由于沙尘是不溶性污秽颗粒，沙尘暴天气时绝缘子表面单位面积上沉积的沙尘即为 灰密，沙尘颗粒直径满足式上式沉降条件的沙尘颗粒在经过输电线路绝缘子表面的时间t 内，绝缘子表面等值灰密如下式计算：式中：Vdp)为沙尘粒径为dp的粒子在垂直绝缘表面的沉降终点速度；C(t，dp)粒径 小于\的颗粒在t时刻的污秽浓度，C(t，dp)的值在沙尘环境下，根据能见度、风速和空气 相对湿度的气象参数，通过线性插值的方法计算； 沙尘暴环境下绝缘子表面盐密PESDD通过灰密PNSDD折算得到如下：式中，为灰/盐密比，上述绝缘子表面盐密、灰密计算模型用于第3节绝缘子表面污 闪概率计算； 绝缘子在低于某一电压％时放电概率为零，U。所对应的盐密称为切断盐密P^因此， 单串绝缘子污闪概率Pi (U)被修正为与0、k、％相关的3参数Weibull分布：式中，|3 =]1(3/(1-11(3)(1112)1/15;1^=1.38/111[11/(11-1)];11为切断参数，取值为2.5 ;〇 为绝缘子的标准方差与其50%的耐受电压的比值，计算0时，c取值为0. 2 ; 单纯考虑绝缘子表面盐密PESDD对绝缘子污闪电压Uf影响时，单串绝缘子污闪电压Uf 与绝缘子表面的盐密PESDD关系表示为：式中，N为单串绝缘子的绝缘子片数;A是与绝缘子型号和表面污秽程度相关的系数；a为表征对污闪电压影响的特征指数； 计及绝缘子表面盐密、灰密对污闪电压的影响时，污闪电压表示为：式中，N为单串绝缘子的绝缘子片数；K是与绝缘子型号和表面污秽程度相关的系数；i为表征盐密PESDD对污闪电压影响的特征指数；j为表征灰密PNSDD对污闪电压影响的特征 指数； 当绝缘子表面盐密PESDD、灰密。^。与单串绝缘子的污闪概率之间的关系，如下式：上式，切断盐密PeQ= Pe5Q(l-nC)1/ci;n取值为2. 5;P65。为50%污闪概率所对应的绝 缘子表面盐密，Pe5(l=(NA/U)1/Cl;计算PJ直时，c取值为0.08,Pn(l为切断灰密；P_为 50%污闪概率所对应的灰密，PnQ=Pn5(l(l-nc)1/j，在沙尘环境下绝缘子污闪概率计算时，同时计及绝缘子表面盐密PESDD、灰密PNSDD的影 响； 在电网运行中，绝缘子往往并列运行，m串绝缘子并列运行时污闪概率Pm(P ESDD，P NSDD)为：整条输电线路视为由若干档距组成的串联可靠性系统，具有N个档距且每档距内m串 绝缘子并列运行的整条输电线路在沙尘暴环境下污闪概率如下式计算：式中Pm(n)是输电线路第n号档距处m串绝缘子并列运行时的污闪概率； (1.5) 根据绝缘子处满足沉降条件的沙尘颗粒浓度由式（10)计算输电线路各档距处 的沙尘沉积量； (1.6) 根据各档距处的沙尘沉积量由式（5)、式（6)计算绝缘子表面盐密、灰密； (1.7) 结合沙尘天气特点，将绝缘子表面污秽参数带入式（10)计算各绝缘子的污闪概 率； (1.8) 由架空线路串联系统特性，根据式（11)、式（12)计算整条架空线路的沙尘天气 过境时架空线路污闪概率； (2)、沙尘天气过境后伴随潮湿天气的架空线路污闪跳闸故障概率的计算步骤如下： (2. 1)读取输电线路所在区域各气象站记录的空气相对湿度、气象站经炜度、所计算架 空输电线路起始点经炜度、电压等级和档距等信息； (2.2)根据输电线路起始点经炜度信息，输电线路各档距处绝缘子经炜度信息； (2. 3)基于二维插值的方法，计算架空输电线路各档距绝缘子处的空气相对湿度，并根 据绝缘子型号由式（13)-式（17)计算潮湿天气对绝缘子污闪电压影响系数和切断盐密； 泄漏电流与污闪电压呈负幂函数关系，满足如下关系：式中，Uf是污闪电压；KlMk、a是与绝缘子型号有关的系数；Ih是泄漏电流； 在盐密相同的情况下，对于不同的空气相对湿度，泄漏电流用式（15)计算：式中，RH为空气相对湿度；B为与绝缘子结构、材质有关的系数；a为空气相对湿度RH对泄漏电流幅值影响的特征指数；^是空气湿度小于70%时的泄漏电流； 对同一绝缘子串，将上式等式两边同时除以相对空气湿度小于70%时的污闪电压，进 行归一化处理得：式中，Uf(l为空气相对湿度小于70%时的绝缘子污闪电压；!("为空气相对湿度大于70% 时的污闪电压与空气相对湿度小于70%时的污闪电压之比，表明大于70%的空气相对湿 度对污闪电压的影响系数，K"为小于1的值，根据空气相对湿度对泄露电流的影响将其计算 出来，得到空气相对湿度的变化对绝缘子污闪电压的影响的计算公式，将污闪电压被修正 为：当空气相对湿度小于70%时，空气湿度的变化对绝缘子污闪电压的影响忽略不计，大 于70%时，则要计及空气湿度对污闪电压的影响系数Ku; 计算出空气相对湿度为70% -100%时，考虑空气相对湿度对污闪电压影响系数心后 的切断盐密：(2.4)读取架空线路各档距处绝缘子表面污秽度信息，包括绝缘子表面灰密、盐密； (2. 5)根据各档距处的沙尘沉积量由式（5)、式（6)计算绝缘子表面盐密、灰密； (2.6)结合沙尘天气特点，将绝缘子表面污秽参数带入式（11)、式（12)计算各绝缘子 的污闪概率。
【专利摘要】本发明提供一种沙尘环境下架空线路污闪跳闸概率计算方法，本方法基于沙尘暴气象信息，构建架空线路绝缘子表面沙尘颗粒沉积模型，计算绝缘子表面的等值附盐密度、等值附灰密度。结合沙尘暴多发区域灰/盐比高的特点，建立综合考虑绝缘子表面盐密、灰密的输电线路污闪跳闸概率模型。将绝缘子概率统计的相关研究与线路可靠性理论相结合，评估沙尘暴环境下架空线路污闪跳闸风险。随后，基于空气相对湿度对绝缘子闪络泄漏电流的影响，建立了沙尘暴天气后伴随潮湿天气的线路污闪跳闸模型，评估空气相对湿度变化对架空线路污闪跳闸概率的影响。本发明可以预防可能出现的架空线路跳闸故障，提高沙尘环境下电网的安全稳定运行水平。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN104992055
【申请号】CN201510346298
【发明人】任学哲, 周苏荃, 张伟, 徐泰山
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月16日