一种考虑雷击击距的PLP保护范围修正的方法

本申请涉及电力系统保护，尤其涉及一种考虑雷击击距的plp保护范围修正的方法。

背景技术：

1、为保护新能源场站或输电线路免受雷击的影响，安装避雷针成为重要的保护措施。但是避雷针本身在遭受雷击时可能会产生高电压和电流，如果安装不当或维护不善，可能会引发新的安全风险，如电击或火灾等。避雷针的主要工作原理是通过引导雷电对其放电，使雷电流迅速流入大地，与此同时地电位抬升，可能会导致二次设备和箱变受损。

2、相关技术方案中，目前已提出一种新型防雷装置——等离子拒雷器（plasmalightning protector，plp），在雷电防护中有较好的效果，它以“似尖端效应”使其自身在雷云下的电场强度高于被保护物2个数量级，而引聚雷云电荷，使被保护目标处于相对较低电场的安全地位，并采用感应阵列抗雷针及介质阻挡强电离复合放电器，利用雷云电场实现无源强电离，由强电离放电器产生和向云-地双向发散高浓度等离子体，对抗雷针引聚的雷云电荷进行高效中和，解决了传统消雷器阵列针电场自屏蔽效应抑制发散电流增大而易被雷电击穿的致命问题。

3、按照传统plp安装规程，其地表保护范围由plp针端对地高差直接决定，具体表现为一个以保护范围半径所画的圆为底，以plp针端的对地高差为高的圆锥体范围，便可以计算最优plp安装高度，然而发明人在构思及实现本申请的过程中发现：该方法并没有考虑被保护设备的最高高度的影响，且没有考虑电气几何模型（electric geometry model，egm）的雷击击距理论，会出现plp的实际避雷保护范围不符合理论计算值的问题。为此，本申请提出一种考虑雷击击距的plp保护范围修正的方法，以提高plp的避雷保护范围的计算精度。

4、上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种考虑雷击击距的plp保护范围修正的方法，旨在解决如何提高plp的避雷保护范围的计算精度的问题。

2、为实现上述目的，本申请提供的一种考虑雷击击距的plp保护范围修正的方法，应用于plp系统，所述plp系统包括plp、支撑杆和三根以所述支撑杆为圆心等间距圆周阵列设置的屏蔽索，所述屏蔽索一端设置于所述支撑杆顶端，另一端倾斜固定于地面，所述方法包括以下步骤：

3、将所述plp到地面之间的针端对地高差的10倍，作为所述plp系统的地表保护半径，以及，获取所述plp的滚球半径，以及所述屏蔽索的屏蔽索击距、计及修正击距系数的大地击距和所述屏蔽索与地面之间的倾角；

4、根据所述针端对地高差、所述地表保护半径、所述滚球半径、所述屏蔽索击距、所述大地击距和/或所述倾角，计算plp保护范围和屏蔽索保护范围；

5、根据所述plp保护范围和所述屏蔽索保护范围，确定所述plp系统的实际保护范围，其中，所述实际保护范围不包括大地引雷区域。

6、可选地，所述plp保护范围的计算步骤包括：

7、以支撑杆与地面的交点为坐标系原点，以支撑杆为y轴，选取任意一条目标屏蔽索在地面的投影为x轴，建立坐标系，其中，由原点指向所述目标屏蔽索与地面交点的方向为x轴的正方向，原点指向plp的方向为y轴的正方向；

8、基于构建的所述坐标系，根据所述针端对地高差、所述地表保护半径、所述滚球半径、所述屏蔽索击距、所述大地击距和所述倾角计算所述plp保护范围，其中，所述plp保护范围的计算表达式如下：

9、

10、其中，x的取值满足：

11、；

12、式中，h为针端对地高差，r为地表保护半径，r为滚球半径，rs为屏蔽索击距，rg为大地击距，为倾角。

13、可选地，所述屏蔽索保护范围的计算步骤包括：

14、以支撑杆与地面的交点为坐标系原点，以支撑杆为y轴，选取任意一条目标屏蔽索在地面的投影为x轴，建立坐标系，其中，由原点指向所述目标屏蔽索与地面交点的方向为x轴的正方向，原点指向plp的方向为y轴的正方向；

15、基于构建的所述坐标系，根据所述针端对地高差、所述地表保护半径、所述滚球半径、所述屏蔽索击距、所述大地击距和所述倾角计算所述屏蔽索保护范围，其中，所述屏蔽索保护范围的计算表达式如下：

16、（1）

17、（1）式中，x的取值满足：；

18、（2）

19、（2）式中，x的取值满足：

20、

21、式中，h为针端对地高差，r为地表保护半径，r为滚球半径，rs为屏蔽索击距，为倾角。

22、可选地，所述大地引雷区域的纵向高度与所述大地击距相等，横向高度与地表保护半径、滚球半径和大地击距相关联，所述大地引雷区域的计算表达式为：

23、

24、

25、式中，r为地表保护半径，r为滚球半径，rg为大地击距，为倾角。

26、可选地，所述plp的滚球半径的计算表达式为：

27、

28、其中，r为plp的滚球半径，h为plp到地面之间的针端对地高差。

29、可选地，所述屏蔽索击距的计算表达式为：

30、

31、其中，rs为屏蔽索击距，i为雷电流幅值。

32、可选地，所述大地击距的计算表达式为：

33、

34、其中，rg为大地击距，i为雷电流幅值， m表示长度单位米。

35、本申请至少具备以下有益效果：

36、1、将滚球法改进并运用于plp的保护范围计算中，弥补了原有plp保护范围的计算方法未考虑雷电击距物理概念这一局限性；

37、2、通过在支撑杆顶端均衡配置三根屏蔽索，可以有效保护plp的结构稳定性，避免其受到风力和其他自然力的直接冲击，从而显著降低在恶劣天气条件下发生损坏或倒塌的风险；

38、3、通过计算大地击距时考虑支撑杆高对其的影响，并引入了修正击距系数进行修正，显著提高支撑杆高于40m时的plp实际保护范围计算精度。

技术特征：

1.一种考虑雷击击距的plp保护范围修正的方法，其特征在于，应用于plp系统，所述plp系统包括plp、支撑杆和三根以所述支撑杆为圆心等间距圆周阵列设置的屏蔽索，所述屏蔽索一端设置于所述支撑杆顶端，另一端倾斜固定于地面，所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述plp保护范围的计算步骤包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述屏蔽索保护范围的计算步骤包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大地引雷区域的纵向高度与所述大地击距相等，横向高度与地表保护半径、滚球半径和大地击距相关联，所述大地引雷区域的计算表达式为：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述plp的滚球半径的计算表达式为：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述屏蔽索击距的计算表达式为：

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大地击距的计算表达式为：

技术总结本申请涉及电力系统保护技术领域，尤其涉及一种考虑雷击击距的PLP保护范围修正的方法。将滚球法改进并运用于PLP的保护范围计算中，弥补了原有PLP保护范围的计算方法未考虑雷电击距物理概念这一局限性；通过在支撑杆顶端均衡配置三根屏蔽索，可以有效保护PLP的结构稳定性，避免其受到风力和其他自然力的直接冲击，从而显著防止在恶劣天气条件下发生损坏或倒塌的风险；通过计算大地击距时考虑支撑杆高对其的影响，并引入了修正击距系数进行修正，显著提高支撑杆高于40m时的PLP实际保护范围计算精度，旨在解决如何提高PLP的避雷保护范围的计算精度的问题。技术研发人员：束洪春,周杰,唐玉涛,韩一鸣,王昆生受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2