本发明公开了一种组合式复合材料杆塔防雷优化设计方法：包括1、获取杆塔结构信息；2、建立地线横担和塔身的波阻抗模型，建立接地引下线的分段集中电感模型；3、根据塔头结构确定可能发生闪络的路径，建立基于先导法的绝缘闪络模型；4、建立考虑雷电流冲击效应的接地电阻模型；5、依据上述几个模型，连接形成整基复合杆塔的雷击仿真模型，6、耐雷水平和雷击跳闸率的计算，7、迭代计算与参数更新。本发明通过迭代的手段不断改进复合材料杆塔的几何结构，从而提高复合材料杆塔在保证耐雷性能的前提下的技术经济性。
1.一种组合式复合材料杆塔防雷优化设计方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：从组合式复合材料杆塔的典型设计图中获取组合式复合材料杆塔的地线横担(1)的长度lg、地线横担(1)的半径rA、第一相导线(2)到接地引下线(3)的空气间隙距离D1、第二相导线(4)到接地引下线(3)的空气间隙距离D2、第三相导线(5)到接地引下线(3)的空气间隙距离D3、地线横担(1)至上层导线横担(6)垂直间距h1、上层导线横担(6)至下层导线横担(7)的垂直间距h2、钢管杆(8)的高度h3、第一相导线(2)到同侧地线横担(1)上地线(9)的距离l1、第一相导线(2)到同侧的第三相导线(5)的距离l2，查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获得上述典型组合式复合材料杆塔的复合材料冲击闪络特性参数、空气冲击闪络特性参数，查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获得接地引下线单位长度电感值L0；
步骤2：通过如下公式1计算地线横担(1)的波阻抗ZA；
其中，rA为地线横担(1)的半径，hA为地线横担(1)的高度，即hA＝h1+h2+h3；
其中，h3为钢管杆(8)的高度，rT为钢杆管(8)的顶端截面和底端截面半径的均值；
所述接地引下线(3)在上层导线横担(6)所处的位置为界分成相互连接的上下两部分，上部分接地引下线(3)的电感值Lg1由如下公式3计算得到；
其中，L0为接地引下线单位长度电感值，h1为地线横担(1)至上层导线横担(6)垂直间距，即上部分接地引下线(3)的长度；
下部分接地引下线(3)的电感值Lg2由如下公式4计算得到：
其中，L0为接地引下线单位长度电感值，h2为上层导线横担(6)至下层导线横担(7)的垂直间距，即下部分接地引下线(3)的长度；
上述地线横担(1)的波阻抗ZA、钢管杆(8)的波阻抗ZT和上部分接地引下线(3)的电感值Lg1以及下部分接地引下线(3)的电感值Lg2构成了地线横担(1)雷击仿真模型、钢管杆(8)雷击仿真模型和接地引下线(3)的雷击仿真模型；
步骤3：通过如下公式5得到组合式复合材料杆塔绝缘间隙中的先导已发展长度x，其中组合式复合材料杆塔绝缘间隙L为第一相导线(2)与接地引下线(3)之间的距离D1、第二相导线(4)与接地引下线(3)之间的距离D2、第三相导线(5)与接地引下线(3)之间的距离D3、第一相导线(2)到同侧地线横担(1)上地线(9)的距离l1和第一相导线(2)到同侧的第三相导线(5)的距离l2，上述本步骤中每个距离所对应的间隙都有可能发生间隙闪络；
其中，t为组合式复合材料杆塔绝缘间隙中的先导发展的时间，k为冲击放电实验结果拟合所得的经验系数，E0为组合式复合材料杆塔绝缘间隙L先导起始的场强，u(t)为组合式复合材料杆塔绝缘间隙L在组合式复合材料杆塔模拟雷击开始至发生闪络或者模拟雷击结束内各时间段的电压值，该电压值通过现有组合式复合材料杆塔雷击仿真软件中提取得到；上述冲击放电实验结果拟合所得的经验系数k和组合式复合材料杆塔绝缘间隙L先导起始的场强E0，根据步骤1中得到的典型组合式复合材料杆塔的复合材料冲击闪络特性参数、空气冲击闪络特性参数利用文献《基于连续先导的线路绝缘闪络判据的研究》中的现有方法计算得到；dx/dt为复合材料杆塔绝缘间隙中的先导发展速度，上述公式5形成组合式复合材料杆塔的绝缘闪络模型；
步骤4：通过如下公式6得到组合式复合材料杆塔在雷电冲击作用下的接地电阻值Rch；
其中，Ro为组合式复合材料杆塔在工频电流下的接地电阻值，I为雷电冲击作用下流过合式复合材料杆塔接地体的冲击电流幅值，Ig是使土壤发生电离的最小电流值，上述Ro为参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中记载的典型值，Ig为参考文献《基于ATP-EMTP的杆塔接地体冲击接地电阻计算模型》中记载的典型值，I为通过现有组合式复合材料杆塔雷击仿真软件实时计算得到的值，上述公式6形成组合式复合材料杆塔雷电冲击接地电阻模型；
步骤5：将上述地线横担(1)雷击仿真模型、钢管杆(8)雷击仿真模型、接地引下线(3)雷击仿真模型、组合式复合材料杆塔的绝缘闪络模型和组合式复合材料杆塔雷电冲击接地电阻模型按照步骤1中组合式复合材料杆塔的典型设计图的结构形式连接组合，即形成整基复合材料杆塔的雷击仿真模型；
步骤6：使用ATP-EMTP仿真软件通过整基复合材料杆塔的雷击仿真模型计算整基复合材料杆塔的反击耐雷水平和绕击耐雷水平；
步骤7：利用上述反击耐雷水平通过如下公式7计算反击跳闸率BSTORc：
其中，所述N为线路走廊每100公里内落雷次数，通过参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中给定的方法计算得到，所述g为查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获取的击杆率，所述P1为雷电流幅值超过反击耐雷水平的概率，该概率由步骤6中获得的反击耐雷水平根据参考文献《DL/T620
1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的现有方法计算得到，所述η为查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获取的建弧率；
利用上述绕击耐雷水平通过如下公式8计算绕击跳闸率SFTORc：
绕击跳闸率SFTORc按照改进的电气几何模型计算，总的绕击跳闸率为各相绕击跳闸率之和，Nd为给定的地闪密度值，I2k为第k相绕击耐雷水平，其中k为1或2或3，该第k相绕击耐雷水平为ATP-EMTP仿真软件通过现有方式计算得到，Ismaxk为第k相最大绕击雷电流，其中k为1或2或3，该第k相最大绕击雷电流为在改进的电气几何模型中对应的导线坐标和地线坐标计算求出，P’(I)为雷电流幅值概率分布密度，是雷电流幅值概率分布函数P(I)的导数，雷电流幅值概率分布函数P(I)由参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》确定，Dk为相应雷电流下第k相导线暴露弧投影距离，该相应雷电流下第k相导线暴露弧投影距离根据改进的电气几何模型中的现有方式求出，所述η为查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获取的建弧率；
即杆塔最终的雷击跳闸率等于反击跳闸率与绕击跳闸率之和；
步骤8：比较杆塔最终的雷击跳闸率LTORc与参考文献《110(66)kV～500kV架空输电线路运行规范》内关于雷击跳闸率的规定指标LTORr的大小；
当杆塔最终的雷击跳闸率LTORc小于所述雷击跳闸率的规定指标LTORr时，说明杆塔结构参数安全，通过减小组合式复合材料杆塔的地线横担(1)的长度lg、第一相导线(2)到接地引下线(3)的空气间隙距离D1、第二相导线(4)到接地引下线(3)的空气间隙距离D2、第三相导线(5)到接地引下线(3)的空气间隙距离D3，并调整地线横担(1)至上层导线横担(6)垂直间距h1、上层导线横担(6)至下层导线横担(7)的垂直间距h2、钢管杆(8)的高度h3，实现了在减小复合材料的用量同时使塔最终的雷击跳闸率LTORc增加；
当杆塔最终的雷击跳闸率LTORc大于所述雷击跳闸率的规定指标LTORr时，通过增加组合式复合材料杆塔的地线横担(1)的长度lg、第一相导线(2)到接地引下线(3)的空气间隙距离D1、第二相导线(4)到接地引下线(3)的空气间隙距离D2、第三相导线(5)到接地引下线(3)的空气间隙距离D3来提高组合式复合材料杆塔的绝缘水平和减小保护角，从而减小杆塔最终的雷击跳闸率LTORc的值。
2.根据权利要求1所述的组合式复合材料杆塔防雷优化设计方法，其特征在于：所述步骤7中，给定的线路走廊每100公里内落雷次数N＝Ng*(b+4h)/10，其中b为复合材料杆塔两根避雷线的间距，h为复合材料杆塔避雷线的平均高度。
3.根据权利要求1所述的组合式复合材料杆塔防雷优化设计方法，其特征在于：所述
组合式复合材料杆塔防雷优化设计方法
技术领域
[0001] 本发明涉及输电线路防雷技术领域，具体地指一种组合式复合材料杆塔防雷优化设计方法。
背景技术
[0002] 伴随着电网规模的迅速扩大，电力建设消耗越来越多的土地和钢铁等资源。长期以来，输电线路中广泛使用的铁塔，质量重，运输和组装不便都大大增加了线路的建设成本和运维成本。复合材料具有电绝缘性好、强度高、耐腐蚀、环境友好等诸多优点，采用复合材料制成塔头，可以改善塔头电磁场分布，大大提升绝缘性能。以复合材料替代钢材，可以缩减输电线路走廊宽度，减少钢材使用量。
[0003] 复合材料具有多方面的优点，制成的杆塔与普通铁塔有较大不同，耐雷性能与杆塔几何结构密切相关。现有的组合式复合材料杆塔的设计结构一般是趋于保守的设计思路，即优先考虑保证耐雷性能，但是在这种情况下，杆塔结构尺寸不够合理，增加复合材料的用量，从而增加线路建设成本。
[0004] 参考文献：中华人民共和国电力行业标准《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》；
[0005] 《110kV输电线路复合材料杆塔特性试验研究》胡毅，刘庭,刘凯,邓世聪,李汉明,胡广生高电压技术2011年第37卷第4期；
[0006] 《基于连续先导的线路绝缘闪络判据的研究》肖萍，汪沨，黄福勇，周卫华，王国利，熊静雯，安义，电网技术2012年36卷第11期；
[0007] 《基于ATP-EMTP的杆塔接地体冲击接地电阻计算模型》徐伟，刘浔，黄伟超，电力建设2010年第31卷第5期；
[0008] 参考文献：李晓岚、尹小根、余仁山、何俊佳《基于改进电气几何模型的绕击跳闸率的计算》期刊《高电压技术》2006年32卷第3期
发明内容
[0009] 本发明的目的就是要提供一种组合式复合材料杆塔防雷优化设计方法，本方法通过迭代的手段不断改进复合材料杆塔的几何结构，从而提高复合材料杆塔在保证耐雷性能的前提下的技术经济性。
[0010] 为实现此目的，本发明所设计的组合式复合材料杆塔防雷优化设计方法，其特征在于，它包括如下步骤：
[0011] 步骤1：从组合式复合材料杆塔的典型设计图中获取组合式复合材料杆塔的地线横担的长度lg、地线横担的半径rA、第一相导线到接地引下线的空气间隙距离D1、第二相导线到接地引下线的空气间隙距离D2、第三相导线到接地引下线的空气间隙距离D3、地线横担至上层导线横担垂直间距h1、上层导线横担至下层导线横担的垂直间距h2、钢管杆的高度h3、第一相导线到同侧地线横担上地线的距离l1、第一相导线到同侧的第三相导线的距离l2，查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获得上述典型组合式复合材料杆塔的复合材料冲击闪络特性参数、空气冲击闪络特性参数，查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获得接地引下线单位长度电感值L0；
[0012] 步骤2：通过如下公式1计算地线横担的波阻抗ZA；
[0013]
[0014] 其中，rA为地线横担的半径，hA为地线横担的高度，即hA＝h1+h2+h3；
[0015] 通过如下公式2计算钢管杆的波阻抗ZT；
[0016]
[0017] 其中，h3为钢管杆的高度，rT为钢杆管的顶端截面和底端截面半径的均值；
[0018] 所述接地引下线在上层导线横担所处的位置为界分成相互连接的上下两部分，上部分接地引下线的电感值Lg1由如下公式3计算得到：
[0019] Lg1＝L0*h1 (3)
[0020] 其中，L0为接地引下线单位长度电感值，h1为地线横担至上层导线横担垂直间距，即上部分接地引下线的长度；
[0021] 下部分接地引下线的电感值Lg2由如下公式4计算得到：
[0022] Lg2＝L0*h2 (4)
[0023] 其中，L0为接地引下线单位长度电感值，h2为上层导线横担至下层导线横担的垂直间距，即下部分接地引下线的长度；
[0024] 上述地线横担的波阻抗ZA、钢管杆的波阻抗ZT和上部分接地引下线的电感值Lg1以及下部分接地引下线的电感值Lg2构成了地线横担、钢管杆和接地引下线的雷击仿真模型；
[0025] 步骤3：通过如下公式5得到组合式复合材料杆塔绝缘间隙中的先导已发展长度x，其中组合式复合材料杆塔绝缘间隙L为第一相导线与接地引下线之间的距离D1、第二相导线与接地引下线之间的距离D2、第三相导线与接地引下线之间的距离D3、第一相导线到同侧地线横担上地线的距离l1和第一相导线到同侧的第三相导线的距离l2，上述本步骤中每个距离所对应的间隙都有可能发生间隙闪络；
[0026]
[0027] 其中，t为组合式复合材料杆塔绝缘间隙中的先导发展的时间，k为冲击放电实验结果拟合所得的经验系数，E0为组合式复合材料杆塔绝缘间隙L先导起始的场强，u(t)为组合式复合材料杆塔绝缘间隙L在组合式复合材料杆塔模拟雷击开始至发生闪络或者模拟雷击结束内各时间段的电压值，该电压值通过现有组合式复合材料杆塔雷击仿真软件中提取得到，上述冲击放电实验结果拟合所得的经验系数k和组合式复合材料杆塔绝缘间隙L先导起始的场强E0，根据步骤1中得到的典型组合式复合材料杆塔的复合材料冲击闪络特性参数、空气冲击闪络特性参数利用文献《基于连续先导的线路绝缘闪络判据的研究》中的现有方法计算得到，dx/dt为复合材料杆塔绝缘间隙中的先导发展速度，上述公式5形成组合式复合材料杆塔的绝缘闪络模型；
[0028] 步骤4：通过如下公式6得到组合式复合材料杆塔在雷电冲击作用下的接地电阻值Rch；
[0029]
[0030] 其中，Ro为组合式复合材料杆塔在工频电流下的接地电阻值，I为雷电冲击作用下流过合式复合材料杆塔接地体的冲击电流幅值，Ig是使土壤发生电离的最小电流值，上述Ro为参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中记载的典型值，Ig为参考文献《基于ATP-EMTP的杆塔接地体冲击接地电阻计算模型》中记载的典型值，I为通过现有组合式复合材料杆塔雷击仿真软件实时计算得到的值，上述公式6形成组合式复合材料杆塔雷电冲击接地电阻模型；
[0031] 步骤5：将上述地线横担雷击仿真模型、钢管杆雷击仿真模型、接地引下线雷击仿真模型、组合式复合材料杆塔的绝缘闪络模型和组合式复合材料杆塔雷电冲击接地电阻模型按照步骤1中组合式复合材料杆塔的典型设计图的结构形式连接组合，即形成整基复合材料杆塔的雷击仿真模型；
[0032] 步骤6：使用ATP-EMTP仿真软件通过整基复合材料杆塔的雷击仿真模型计算整基复合材料杆塔的反击耐雷水平和绕击耐雷水平；
[0033] 步骤7：利用上述反击耐雷水平通过如下公式7计算反击跳闸率BSTORc：
[0034] BSTORc＝NgP1η (7)
[0035] 其中，所述N为线路走廊每100公里内落雷次数，通过参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中给定的方法计算得到，所述g为查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获取的击杆率，所述P1为雷电流幅值超过反击耐雷水平的概率，该概率由步骤6中获得的反击耐雷水平根据参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的现有方法计算得到，所述η为查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获取的建弧率；
[0036] 利用上述绕击耐雷水平通过如下公式8计算绕击跳闸率SFTORc：
[0037]
[0038] 绕击跳闸率SFTORc按照改进的电气几何模型计算，总的绕击跳闸率为各相绕击跳闸率之和，Nd为给定的地闪密度值，I2k为第k相绕击耐雷水平，其中k为1或2或3，该第k相绕击耐雷水平为ATP-EMTP仿真软件通过现有方式计算得到，Ismaxk为第k相最大绕击雷电流，其中k为1或2或3，该第k相最大绕击雷电流为在改进的电气几何模型中对应的导’线坐标和地线坐标计算求出，P (I)为雷电流幅值概率分布密度，是雷电流幅值概率分布函数P(I)的导数，雷电流幅值概率分布函数P(I)由参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》确定，Dk为相应雷电流下第k相导线暴露弧投影距离，该相应雷电流下第k相导线暴露弧投影距离根据改进的电气几何模型中的现有方式求出，所述η为查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获取的建弧率；
[0039] 利用如下公式9计算杆塔最终的雷击跳闸率：
[0040] LTORc＝BSTORc+SFTORc (9)
[0041] 即杆塔最终的雷击跳闸率等于反击跳闸率与绕击跳闸率之和；
[0042] 步骤8：比较杆塔最终的雷击跳闸率LTORc与参考文献《110(66)kV～500kV架空输电线路运行规范》内关于雷击跳闸率的规定指标LTORr的大小；
[0043] 当杆塔最终的雷击跳闸率LTORc小于所述雷击跳闸率的规定指标LTORr时，说明杆塔结构参数安全，通过减小组合式复合材料杆塔的地线横担的长度lg、第一相导线到接地引下线的空气间隙距离D1、第二相导线到接地引下线的空气间隙距离D2、第三相导线到接地引下线的空气间隙距离D3，并调整地线横担至上层导线横担垂直间距h1、上层导线横担至下层导线横担的垂直间距h2、钢管杆的高度h3，实现了在减小复合材料的用量同时使塔最终的雷击跳闸率LTORc增加；
[0044] 当杆塔最终的雷击跳闸率LTORc大于所述雷击跳闸率的规定指标LTORr时，通过增加组合式复合材料杆塔的地线横担的长度lg、第一相导线到接地引下线的空气间隙距离D1、第二相导线到接地引下线的空气间隙距离D2、第三相导线到接地引下线的空气间隙距离D3来提高组合式复合材料杆塔的绝缘水平和减小保护角，从而减小杆塔最终的雷击跳闸率LTORc的值。
[0045] 本发明的有益效果：
[0046] 本发明提出的组合式复合材料杆塔雷击计算仿真模型，通过获取杆塔结构信息并依据以上方法建立地线横担雷击仿真模型、钢管杆雷击仿真模型、接地引下线雷击仿真模型、组合式复合材料杆塔的绝缘闪络模型和组合式复合材料杆塔雷电冲击接地电阻模型。按上述方法建立的仿真模型将更能准确地反映复合材料杆塔遭受雷击的情况，为电网运维人员掌握复合杆塔防雷性能提供依据。同时，上述方法通过迭代的手段不断改进复合材料杆塔的几何结构，从而提高复合材料杆塔在保证耐雷性能的前提下的技术经济性。
附图说明
[0047] 图1为组合式复合材料杆塔塔头及全塔示意图；
[0048] 图2为图1中地线横担部分的侧视图；
[0049] 其中，其中，1—地线横担、2—第一相导线、3—接地引下线、4—第二相导线、5—第三相导线、6—上层导线横担、7—下层导线横担、8—钢管杆、9—地线。
具体实施方式
[0050] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
[0051] 一种组合式复合材料杆塔防雷优化设计方法，它包括如下步骤：
[0052] 步骤1：从组合式复合材料杆塔的典型设计图中获取组合式复合材料杆塔的地线横担1的长度lg、地线横担1的半径rA、第一相导线2到接地引下线3的空气间隙距离D1、第二相导线4到接地引下线3的空气间隙距离D2、第三相导线5到接地引下线3的空气间隙距离D3、地线横担1至上层导线横担6垂直间距h1、上层导线横担6至下层导线横担7的垂直间距h2、钢管杆8的高度h3、第一相导线2到同侧地线横担1上地线9的距离l1、第一相导线2到同侧的第三相导线5的距离l2，查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获得上述典型组合式复合材料杆塔的复合材料冲击闪络特性参数、空气冲击闪络特性参数，查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获得接地引下线单位长度电感值L0，如图1和2所示；
[0053] 步骤2：通过如下公式1计算地线横担1的波阻抗ZA；
[0054]
[0055] 其中，rA为地线横担1的半径，hA为地线横担1的高度，即hA＝h1+h2+h3；
[0056] 通过如下公式2计算钢管杆8的波阻抗ZT；
[0057]
[0058] 其中，h3为钢管杆8的高度，rT为钢杆管8的顶端截面和底端截面半径的均值；
[0059] 所述接地引下线3在上层导线横担6所处的位置为界分成相互连接的上下两部分，上部分接地引下线3的电感值Lg1由如下公式3计算得到，下部分接地引下线3的电感值Lg2由如下公式4计算得到；
[0060] Lg1＝L0*h1 (3)
[0061] 其中，L0为接地引下线单位长度电感值，h1为地线横担1至上层导线横担6垂直间距，即上部分接地引下线3的长度；
[0062] Lg2＝L0*h2 (4)
[0063] 其中，L0为接地引下线单位长度电感值，h2为上层导线横担6至下层导线横担7的垂直间距，即下部分接地引下线3的长度；
[0064] 上述地线横担1的波阻抗ZA、钢管杆8的波阻抗ZT和上部分接地引下线3的电感值Lg1以及下部分接地引下线3的电感值Lg2构成了地线横担1、钢管杆8和接地引下线3的雷击仿真模型；
[0065] 步骤3：通过如下公式5得到组合式复合材料杆塔绝缘间隙中的先导已发展长度x，其中组合式复合材料杆塔绝缘间隙L为第一相导线2与接地引下线3之间的距离D1、第二相导线4与接地引下线3之间的距离D2、第三相导线5与接地引下线3之间的距离D3、第一相导线2到同侧地线横担1上地线9的距离l1和第一相导线2到同侧的第三相导线5的距离l2，上述本步骤中每个距离所对应的间隙都有可能发生间隙闪络；
[0066]
[0067] 其中，t为组合式复合材料杆塔绝缘间隙中的先导发展的时间，k为冲击放电实验结果拟合所得的经验系数，E0为组合式复合材料杆塔绝缘间隙L先导起始的场强，u(t)为组合式复合材料杆塔绝缘间隙L在组合式复合材料杆塔模拟雷击开始至发生闪络或者模拟雷击结束内各时间段的电压值，该电压值通过现有组合式复合材料杆塔雷击仿真软件中提取得到，上述冲击放电实验结果拟合所得的经验系数k和组合式复合材料杆塔绝缘间隙L先导起始的场强E0，根据步骤1中得到的典型组合式复合材料杆塔的复合材料冲击闪络特性参数、空气冲击闪络特性参数利用文献《基于连续先导的线路绝缘闪络判据的研究》中的现有方法计算得到，dx/dt为复合材料杆塔绝缘间隙中的先导发展速度，上述公式5形成组合式复合材料杆塔的绝缘闪络模型；
[0068] 步骤4：通过如下公式6得到组合式复合材料杆塔在雷电冲击作用下的接地电阻值Rch；
[0069]
[0070] 其中，Ro为组合式复合材料杆塔在工频电流下的接地电阻值，I为雷电冲击作用下流过合式复合材料杆塔接地体的冲击电流幅值，Ig是使土壤发生电离的最小电流值，上述Ro为参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中记载的典型值，Ig为参考文献《基于ATP-EMTP的杆塔接地体冲击接地电阻计算模型》中记载的典型值，I为通过现有组合式复合材料杆塔雷击仿真软件实时计算得到的值，上述公式6形成组合式复合材料杆塔雷电冲击接地电阻模型；
[0071] 步骤5：将上述地线横担1雷击仿真模型、钢管杆8雷击仿真模型、接地引下线3雷击仿真模型、组合式复合材料杆塔的绝缘闪络模型和组合式复合材料杆塔雷电冲击接地电阻模型按照步骤1中组合式复合材料杆塔的典型设计图的结构形式连接组合，即形成整基复合材料杆塔的雷击仿真模型；
[0072] 步骤6：使用ATP-EMTP仿真软件通过整基复合材料杆塔的雷击仿真模型计算整基复合材料杆塔的反击耐雷水平和绕击耐雷水平；
[0073] 步骤7：利用上述反击耐雷水平通过如下公式7计算反击跳闸率BSTORc：
[0074] BSTORc＝NgP1η (7)
[0075] 其中，所述N为线路走廊每100公里内落雷次数，通过参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中给定的方法计算得到，所述g为查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获取的击杆率，所述P1为雷电流幅值超过反击耐雷水平的概率，该概率由步骤6中获得的反击耐雷水平根据参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的现有方法计算得到，所述η为查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获取的建弧率；
[0076] 利用上述绕击耐雷水平通过如下公式8计算绕击跳闸率SFTORc：
[0077]
[0078] 绕击跳闸率SFTORc按照改进的电气几何模型(EGM)计算，总的绕击跳闸率为各相绕击跳闸率之和，Nd为给定的地闪密度值，I2k为第k相绕击耐雷水平，其中k为1或2或3，该第k相绕击耐雷水平为ATP-EMTP仿真软件通过现有方式计算得到，Ismaxk为第k相最大绕击雷电流，其中k为1或2或3，该第k相最大绕击雷电流为在改进的电气几何模型中对应的导线坐标和地线坐标计算求出，P’(I)为雷电流幅值概率分布密度，是雷电流幅值概率分布函数P(I)的导数，雷电流幅值概率分布函数P(I)由参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》确定，Dk为相应雷电流下第k相导线暴露弧投影距离，该相应雷电流下第k相导线暴露弧投影距离根据改进的电气几何模型中的现有方式求出，所述η为查询参考文献《DL/T620 1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》获取的建弧率；
[0079] 利用如下公式9计算杆塔最终的雷击跳闸率：
[0080] LTORc＝BSTORc+SFTORc (9)
[0081] 即杆塔最终的雷击跳闸率等于反击跳闸率与绕击跳闸率之和；
[0082] 步骤8：比较杆塔最终的雷击跳闸率LTORc与参考文献《110(66)kV～500kV架空输电线路运行规范》内关于雷击跳闸率的规定指标LTORr的大小；
[0083] 当杆塔最终的雷击跳闸率LTORc小于所述雷击跳闸率的规定指标LTORr时，说明杆塔结构参数安全，通过减小组合式复合材料杆塔的地线横担1的长度lg、第一相导线2到接地引下线3的空气间隙距离D1、第二相导线4到接地引下线3的空气间隙距离D2、第三相导线5到接地引下线3的空气间隙距离D3，并调整地线横担1至上层导线横担6垂直间距h1、上层导线横担6至下层导线横担7的垂直间距h2、钢管杆8的高度h3，实现了在减小复合材料的用量同时使塔最终的雷击跳闸率LTORc增加；
[0084] 当杆塔最终的雷击跳闸率LTORc大于所述雷击跳闸率的规定指标LTORr时，通过增加组合式复合材料杆塔的地线横担1的长度lg、第一相导线2到接地引下线3的空气间隙距离D1、第二相导线4到接地引下线3的空气间隙距离D2、第三相导线5到接地引下线3的空气间隙距离D3来提高组合式复合材料杆塔的绝缘水平和减小保护角，从而减小杆塔最终的雷击跳闸率LTORc的值，首次按照普通铁塔的几何参数取值时，复合材料杆塔的绝缘强度有较高的裕度。
[0085] 上述技术方案中，所述步骤7中，给定的线路走廊每100公里内落雷次数N＝Ng*(b+4h)/10，其中b为复合材料杆塔两根避雷线的间距，h为复合材料杆塔避雷线的平均2
高度。所述给定的地闪密度值Nd为2.78次/km *年。
[0086] 调整参数前，需利用控制变量法的思想，了解每个变量对LTORc的影响，从而便于把握参数调整的变化范围。直至LTORc略小于LTORr时，复合材料杆塔的几何参数能够满足防雷的需要，此时的几何参数即为防雷最优的结构参数。
[0087] 通过不断迭代计算，可以得到满足防雷需要的最优几何参数，对应的杆塔对复合材料用量最小，技术经济性最高。本发明适用于110kV单回路“上”字型组合式复合材料杆塔，也适用于其他电压等级其他结构形式的组合式复合材料杆塔。
[0088] 本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
