摘要：结合某实际海上风电场，计算了某岛屿的海底电缆一架空线线路的雷击过电压。基于对线路各部分结构的分析。在ATP．EMTP软件中搭建了仿真计算模型，利用该模型，计算了线路在不同工况下的雷击过电压．利用计算结果分析了避雷器布置方式、杆塔冲击接地电阻、海底电缆长度对雷击过电压的影响。计算和分析结果表明：当采用不同形式的避雷器布置方式时，线路首末两端的过电压均未超过海底电缆主绝缘水平：海底电缆的末端过电压随冲击接地电阻的增大而增大；海底电缆首末两端的雷击过电压值均受海底电缆长度的影响。
关键词：雷击；过电压；海底电缆；架空线路；避雷器
引言
高电压、大截面、长距离的海底电缆(本文简称海缆)与传统的架空线路在运行和维护方面会有很大的不同．尤其是在系统的过电压方面⋯。当系统中有海缆线路时，雷电波经架空线路传人海缆，会在海缆线路两端发生折反射。导致较大的过电压；而且雷电波在架空线路和海缆的传递情况有很大不同．同时海缆线路的参数同架空线路相差较大．这就使得含海缆的系统发生雷击时．线路上的过电压呈现不同的特点[2]。目前国内外对于电缆线路特别是高电压、大截面、长距离海缆线路与架空线连接情况下的过电压研究较少，开展研究工作并不深入。本文采用ATP．EMTP仿真软件对某沿海岛屿的海缆一架空线线路的雷击过电压进行分析和计算．计算结果可为今后解决实际工程问题提供一定的参考依据。
系统的线路及相关参数图l为某400 MW海上风电场的接线示意图。由于海上风电机组数量多、分布广，因此采用35 kV电缆将一定数量的风电机组并联起来，连到220 kV的GIS变电站进行升压．然后通过220kV的海缆将电送到陆上集控中心。再转架空线路，最终接人220kV的高新变电站。
架空线采用单回路双分裂导线．线路全长18km。导线型号为LGJ一300／40，分裂间距为400 mm，外径23．94 mm，直流电阻不大于0．096 14 Q／km；架空线路采用双避雷线，避雷线型号为LBG卜100—20AC，计算直径为15．7mm，直流电阻1．07971 Q／km；海缆采用1 600 mmz单芯交联聚乙烯电缆或者三芯电缆．铅护套，单芯电缆按水平排列考虑，相间距为25 m，敷设深度为5 m；由于在海底敷设，因此海缆的金属护层采用两端互联接地。
2计算模型
2．1 杆塔模型
为防止雷害事故的发生．准确评价传输线路上的雷电波特性．正确计算和测量输电线路杆塔波阻抗．建立合理的杆塔模型在防雷计算中占有重要的地位。若将杆塔视为等值电感。杆塔上任意点的电位相同．不能反映雷击塔顶时雷电流在杆塔上的传播过程及反射波对杆塔各节点电位的影响。雷电波沿杆塔传输时．距起点不同的地方．波阻抗和波速都是不同的。这主要是因为不同部分的单位长度电感f0和单位长度电容c。不同。而对不同的部位设计不同的波阻抗．即可建立一个较为精确的杆塔模型．并且分割的段长度越小。所得到的结果就越准确[3]。为了使计算结果更加准确，本文采用多波阻抗模型。
2．2绝缘子串闪落模型
本文判断绝缘子串闪络的方法为相交法。图3为绝缘子闪络原理图，其中￡，为闪络时刻；∽为闪络电压．由绝缘子串电压波形和绝缘子伏秒特性曲线共同决定。相交法通过比较绝缘子串电压与伏秒特性曲线的关系来判断绝缘子串是否闪络[6_。
2．3雷电流模型
雷电放电一般经历先导放电阶段、主放电阶段和余光放电阶段。经研究表明．先导放电通道具有分布参数的特征．称其为雷电通道。因此可以将雷电看作一个沿着一条固定波阻抗的雷电通道向地面传播的电磁波过程。根据等值集中参数定量。可将其等效为一个彼德逊等值电路[7．8]。
2．5雷击过电压模型
本文计算的架空线路为1回．全线装设双避雷线：系统采用220 kV回路导线铁塔，左边挂设导线。由于雷击过程非常短暂．通常只有几微秒到几十微秒．距离较远的杆塔的分流作用可以忽略．因此建模计算时只需考虑雷击点及其附近2座杆塔的折反射。而雷击点离海缆越近，则海缆的侵入波幅值越大．考虑比较严重的情况．当雷击点位于与架空线相连的终端杆塔时。侵入波幅值最大，l川引。本文对该线路计算时。考虑侵入波幅值最大的情况．即将最靠近海缆的杆塔塔顶作为雷击点进行计算．在ATP堰MTP软件中建立如图5所示的仿真模型.
4结论
本文利用ATP—EMTP软件建立了海上风电场系统的雷击过电压模型．分析了海缆的雷电侵入波过电压水平及其影响因素．得出如下结论。
a．海缆的雷击过电压值受其海缆单芯或三芯特性的影响。当采用不同形式(单芯或三芯)海缆时，海缆末端过电压的幅值有很大的区别．但对于该海上风电场无论是否考虑海缆两端避雷器的影响．其首末两端过电压均未超过海缆主绝缘水平。
b．冲击接地电阻对海缆末端电压会产生较大影响。无论是采用三芯还是单芯电缆．当接地电阻为5～15Q时．海底电缆的末端过电压随着冲击接地电阻的增加而逐渐增加。
c．海缆首末两端过电压值受海缆长度的影响。当海缆长度小于400 m时．海缆的首末两端的过电压大小基本相等：当海缆长度大于400 m时，海缆末端电压超过首端电压．但低于首端电压2倍值。