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输电线路的杆塔模型

文档作者：王芳，张小青，康春华文档来源：北京交通大学		点击数：	更新时间： 2025年07月10日
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第19卷第10期
2()06年10月
广东电力
GUANGDONG ELEC_fRIC POWER
V01．19 N0．1(J
Oct．2006
文章编号：1007—290X(2006)1O-O01 7-()3
输电线路的杆塔模型
王芳，张小青，康春华
(北京交通大学电气工程学院，北京1()0044)
摘要：介绍了输电线路的3种杆塔模型，即集中电感模型、单一的波阻抗模型和多波阻抗模型。并对3种杆
塔模型进行了仿真计算，仿真计算结果表明：在超高压输电线路中，采用多波阻抗模型进行计算比其他两种模
型结果更准确。
关键词：输电线路杆塔；杆塔模型仿真计算；集中电感模型；单一的波阻抗模型；多波阻抗模型
中图分类号：TM86；TM726 文献标识码：A
Tower models of transmission lines
W ANG Fang，ZHANG Xiao—qing，KANG Chun—hua
(School of Electrical Engineering，Beijing Jiaotong Univ，·Beijing 100()44，China)
Abstract：This paper describes three tower models of power transmission lines，namely lumped inductance model，single—
wave impedance mode1 and multi—wave impedance mode1．The results of simulation calculation with the three models show
that in extra—high voltage(EHV) transmission lines。the computation results of the multi—wave impedance model method are
more accurate than those of the other two methods．
Key words： transmission line support；simulation calculation with tower model； lumped inductance model；single—wave
impedance mode1：multi-wave impedance mode1
电力是社会存在和发展不可缺少的能源，输电
线路是电力系统的基础。由于输电线路很长，遇到
的地理条件和气象条件复杂多变，相对遭受雷击的
可能性很高。电网故障分类统计表明，在高压线路
运行的总跳闸次数中，由于雷击引起的跳闸次数占
40％～7()％，尤其在多雷、土壤电阻率高、地形复
杂的地区，雷击输电线路引起的故障率更高。
按照雷击线路部位不同，直击雷过电压可分三
种情况：一种是雷电直接击中导线引起的过电压；
一种是雷击线路杆塔引起的过电压；还有一种是雷
击避雷线引起的过电压。根据以往对架空输电线路
的观察统计，对于一个设计良好的高压屏蔽线系
统，雷电直击架空导线而导致跳闸的概率是很小
的，大部分雷击发生在传输杆塔的顶部。因此杆塔
模型的选择对防雷研究非常重要。
收稿日期：2006-06-02
基金项目：北京自然科学基金(8002008)
1 集中电感模型
我国现行规程的防雷计算方法采用的是杆塔的
电感模型(杆塔的电感等效模型如图1所示)，它是
对单回输电线路进行理论研究、运行统计总结后得
的。
采用集中电感模拟杆塔忽略了杆塔上的波过
程，计算结果往往过于保守，造成线路建设投资过
大。随着输电系统电压等级的不断提高，杆塔高度
也越来越高，采用集中电感模型的弊端越来越明
显，计算结果的准确度也有一定的降低。
2 单一的波阻抗模型
由于高杆塔的出现，考虑到雷电波从塔的顶部
运动到塔基是需要时间的，提出了用单一的波阻抗
来模拟杆塔。比较著名的为CIGRE提出的杆塔模
型，见图2所示。
竖直杆塔的波阻抗可用下式表示：
维普资讯 http://www.cqvip.com
广东电力 第19卷
叫
Ls／2
图1 杆塔的电感等效模型
Utop 杆塔顶部电压；Up一杆塔横担电压；Ui 绝缘子两端电压；
uL33 w相导线3上的电压；LT 杆塔等效电感；L 避雷线等效
电感；f L3一w相导线中通过的电流；Zu w 相导线的波阻抗
图2 杆塔的等效半径
Zt)=60 n×In{cot 0．5[tan (R ／h)])．
式中： —— 杆塔高度；
尺 一杆塔的平均半径。
并且R =(r1 h 2+r2 h+r3 h1)／h，r1，r2，r3，
h ，h 的含义见图2所示，其中h=h +h 。
水平横担的波阻抗可用下式表示：
Z。=(377 Q／27【)×ln(2h／r)．
式中：h一导体对地的平均高度；
r——导体半径。
目前，采用单一的波阻抗来模拟杆塔(竖直导
体)，把杆塔看作一个均匀参数，取值仅仅根据杆
塔自身结构确定，相对于目前杆塔高度很高的情况
下，这个取值显然是不准确的。
3 多波阻抗模型
Yamada和Ishii提出了多波阻抗的杆塔模型，
将杆塔按上、中、下横担分成四个部分。多波阻抗
模型不仅考虑到了波在杆塔上的行进，还考虑到了
杆塔的自身结构、不同高度对地电容的变化，所得
结果更加符合高杆塔的波阻抗。
多波阻抗模型建立的基础是基于垂直导体不同
高处的波阻抗不同这一概念。由波阻抗的特性可
知，垂直圆柱体的波阻抗仅依赖该圆柱体的半径和
高度，可由经验公式
03／2
ZT=6(3 n ×(In 一2)， (1)
，
来描述单根垂直导体的波阻抗。继而可得n根平
行圆柱体组成的系统总的波阻抗为
ZT， = n一 (ZT，11+ZT，12+⋯ +ZT． 1 )． (2)
式中n为圆柱体的数目，Z 为第1根圆柱体的
自波阻抗。
那么，第k根圆柱体的自波阻抗Z 和第k
根和第f根之间的互波阻抗Z ，可表示为
93／2厶
Z rr．址=6()n X(In=— 一2)，
，
,'13／2王1
Z f：60 n× (In 一2)， (3)
』 kl
式中：尺 ，——第k根和第f根圆柱体之间的距离。
式(2)、式(3)可表示为
z =60 n ×(1n 一2)，
，e
式中，r。为多导体系统的等效半径。
杆塔可分为主支架和支架，每一个部分假定都
是分布均匀的，通过它们自身的尺寸和几何函数计
算出波阻抗。具体杆塔的多波阻抗模型及其等效模
型见图3、图4所示。
图3 杆塔的多波阻抗模型
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第10期 王芳等：输电线路的杆塔模型
图4 杆塔多波阻抗等效模型
zT 杆塔波阻抗；zP一杆塔横担波阻抗；zL一杆塔支架波阻抗
主支架每部分的波阻抗z 计算如下：
zT ：60 Q ×(1n—23 112
—
h k
一2)；
，eA
，e^=2 ( ，。 )I／4(R R 邝) ．
式中，h A(k=1，2，3，4)，，T^(k=1，2，3，4)，R，
(1c=1，2，3，4)，r和尺分别为图3所示的相应部
分的宽度。
在有支架和无支架的情况下，经过实际测量得
到增加了支架后多导体系统的波阻抗减少了10％
左右，那么支架每部分的波阻抗为
Z 9ZT ．
4 3种杆塔模型的仿真计算与结论
本文分别采用集中电感、单一波阻抗和多波阻
抗3种模型，用电磁暂态程序(alternative
transients program，ATP)仿真计算雷击杆塔的塔
顶时杆塔上的最大压降(不考虑感应过电压)。
4．1 计算时参数选择
雷电波选取(电流上升时间一电流下降时间)
8／20 s的电流波，雷电流源的幅值取100 kA，雷
电通道波阻抗为3()0 Q；采用500 kV的输电线路，
档距取为500 m，高为59．0 m，采用GJ．70钢绞
线接地；经过查手册，杆塔的等效集中电感为
49．5 H，单一的波阻抗为1 25 Q；杆塔接地电阻
取为7 Q(平原地区)和1 5 Q(山地地区)。
4．2 计算结果和结论
3种杆塔模型的仿真计算结果见表1。
表1 3种杆塔模型的计算结果
计算结果表明，多波阻抗模型相比于集中电感
模型和单一波阻抗模型，防雷计算的准确性更高，
符合波传播的实际情况。但杆塔的电感模型计算方
法在实际T程应用中可操作性强，适应范围广。所
以，我们还需对多波阻抗的杆塔模型进行深入研
究，以便更加适用于实际输电技术的需要。
参考文献：
[1]解广润 电力系统过电压[M] 北京：水利电力出版
杜，1985
E23莫付江，陈允平，阮江军输电线路杆塔模型与防雷性能计算
研究_J]．电网技术，2004，28(21)：80—84，
E3]张颖，高亚栋，杜斌，等．输电线路防雷计算中的新杆塔模型
EJ]．西安交通大学学报，2004，38(4)：365—368，372
[4] HARA T，YAMAMOTO O．Modelling of a transmission
tower for lightning—surge analysis[J~．IEE Proc—Gener Transm
Distrib， 1996，143(3)：283—289．
L5] CIGRE Working Group 33．01．Guide to procedures for
estimating the lightning performance of transmission lines
~M]／／CIGRE Technical Brochure 63．Is L．]：[s．n．]，I991
E63孙萍有关输电线路计算中几个参数取值的建议[J] 电网技
术，1998，22(8)：75 78．
[7]钱冠军，王晓瑜，汪雁，等输电线路雷击仿真模型[J]．中
国电机]=_=程学报，1999，19( ：39—44
作者简介：王芳(1980一)，女，山西运城人，硕士研究生，从事
电力系统电磁暂态研究。

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