金祖山，胡文堂，龔堅(jiān)剛，吳明祥，曾 嶸

（1.浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州 310014；2.浙江省電力公司，杭州 310007；3.清華大學(xué)電機(jī)系，北京100084）

雷擊是造成架空輸電線路跳閘的重要原因。線路的雷擊跳閘率與線路的塔型、絕緣強(qiáng)度、接地電阻、線路沿線地形以及雷電活動等諸多因素有關(guān)，它們分別影響著線路的反擊跳閘率和繞擊跳閘率，進(jìn)而決定線路的防雷性能。

由于實(shí)際線路桿塔的總數(shù)很大，對每一基桿塔逐一進(jìn)行跳閘率分析的工作量巨大。因此要分析線路整體的防雷性能，比較可行的方法是根據(jù)影響線路防雷性能的各個(gè)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，將線路分為若干類型，并對每種類型線路的雷擊跳閘率進(jìn)行計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)每種線路所占的比例，通過加權(quán)求和的方法求得線路整體的防雷性能。

本文根據(jù)調(diào)研結(jié)果、線路類型及導(dǎo)地線相對位置的因素對線路桿塔類型和線路地形進(jìn)行分類，綜合評估了浙江電網(wǎng)采樣線路500 kV雙甌5463線與寧嶺5474線，220 kV姆明4P74線與海場4357線，110 kV洋荊1118線與雅蒼1993線的線路雷擊跳閘率。

1 雷擊跳閘率評估方法

將采樣線路按塔型以及電壓等級分為5類，分別是500 kV直線貓頭塔、500 kV耐張轉(zhuǎn)角塔、220 kV同桿雙回鼓形直線塔以及110 kV直線貓頭塔、110 kV耐張轉(zhuǎn)角塔。對于同桿雙回的轉(zhuǎn)角塔和直流轉(zhuǎn)角塔，由于其導(dǎo)地線相對位置與直線塔基本相同，因此歸為直線塔。對于影響線路防雷性能的桿塔高度、塔頭尺寸、絕緣強(qiáng)度等因素，計(jì)算中分別以每種塔型下相應(yīng)參數(shù)的平均值為依據(jù)，同時(shí)考慮最嚴(yán)峻的情況進(jìn)行分析，即對桿塔高度和塔頭尺寸按略高于平均值選取，絕緣強(qiáng)度則略低于平均值。

為充分考慮每條線路的塔型、地形、絕緣水平及接地情況對防雷性能的影響，分析線路繞擊性能時(shí)，將線路沿線地形分為3種基本的雷擊跳閘嚴(yán)重的類型：斜坡外側(cè)線路、跨谷線路和山脊頂部線路，如圖1所示。線路雷擊跳閘率評估方法是首先根據(jù)斜坡、山脊頂部和跨谷3種基本地形的繞擊跳閘率通過加權(quán)求得高山、一般山地和丘陵三類地形下的繞擊跳閘率，然后再通過加權(quán)計(jì)算出線路總的繞擊跳閘率。計(jì)算反擊跳閘率時(shí)也是通過兩步加權(quán)，即地形條件的加權(quán)和接地情況的加權(quán)，最后得出線路雷擊跳閘率。

圖1 山區(qū)線路雷擊分析的基本地形

2 500 kV線路雷擊跳閘率評估

采樣線路中500 kV線路共有2條，分別是雙甌5463線與寧嶺5474線，此次對雙甌5463線的麗水段、溫州段，寧嶺5474線的臺州段、寧波段進(jìn)行了調(diào)研，綜合每條線路各段的情況進(jìn)行綜合評估。

2.1 雙甌5463線評估

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，500 kV雙甌5463線全線主要以貓頭塔、耐張轉(zhuǎn)角塔為主，貓頭塔約占80%，耐張轉(zhuǎn)角塔約占15%，其他類型塔占5%，全線地形全部為山區(qū)?？紤]麗水地區(qū)地勢起伏很大，可以進(jìn)一步分為高山大嶺、一般山區(qū)與丘陵，其比例分別為20%，30%與40%，另有10%等效為平地。斜坡、山頂和跨谷這3種基本地形所占比例分別約為50%、20%和30%。高山大嶺、山地與丘陵地形都按上述比例進(jìn)行計(jì)算，并通過不同的坡角和山谷深度來反映兩類地形的差別。對斜坡與山頂?shù)匦?，三類地形對?yīng)的平均地面傾角為60°、40°與20°；對跨越山谷地形，三類地形對應(yīng)的平均谷深分別取80 m、40 m與20 m。計(jì)算反擊跳閘率時(shí)也是通過兩步加權(quán)，前者同樣通過調(diào)研數(shù)據(jù)得到。為了在計(jì)算中反映不同接地情況的影響，分別用10 Ω和15 Ω沖擊接地電阻表示接地良好和接地不良的情況。同時(shí)對于高山大嶺、山地和丘陵三類地形，接地不良桿塔的比例分別為15%、10%、5%。

根據(jù)加權(quán)法可以得到，雙甌5463線的繞擊跳閘率為2.184，反擊跳閘率為0.033，總跳閘率為2.217。從計(jì)算結(jié)果可以看出，對于500 kV雙甌線，繞擊跳閘率遠(yuǎn)大于反擊跳閘率，與雷擊故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果相一致。雙甌5463線麗水段在2004-2007年的4年時(shí)間內(nèi)共跳閘7次，其跳閘率為1.73，與計(jì)算結(jié)果接近。浙江省采樣線路雷擊跳閘率統(tǒng)計(jì)（2004-2007.8）見表 1。

2.2 寧嶺5474線評估

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，500 kV寧嶺5474線全線主要以貓頭塔、耐張轉(zhuǎn)角塔為主，耐張塔約占20%。全線地形全部為山區(qū)。與雙甌線相比，寧嶺線沿線地勢情況有所改善?？梢赃M(jìn)一步分為一般山區(qū)與丘陵，其比例分別為30%與50%，另有20%等效為平地。斜坡、山頂和跨谷這3種基本地形所占比例分別約為50%、20%和30%。高山大嶺、山地與丘陵地形都按上述比例進(jìn)行計(jì)算，并通過不同的坡角和山谷深度來反映兩類地形的差別。對斜坡與山頂?shù)匦?，兩類地形對?yīng)的平均地面傾角為40°與20°；對跨越山谷地形，兩類地形對應(yīng)的平均谷深分別取40 m與20 m。計(jì)算反擊跳閘率時(shí)也是通過兩步加權(quán)，前者同樣通過調(diào)研數(shù)據(jù)得到。為了在計(jì)算中反映不同接地情況的影響，分別用10 Ω和15 Ω沖擊接地電阻表示接地良好和接地不良的情況。同時(shí)對于高山山地和丘陵兩類地形，接地不良桿塔的比例分別為10%，5%。

表1 浙江電網(wǎng)采樣線路雷擊跳閘率統(tǒng)計(jì)（2004-2007.8）

根據(jù)上述加權(quán)方法可以得到，寧嶺5474線的繞擊跳閘率為1.645，反擊跳閘率為0.029，總跳閘率為1.674。從計(jì)算結(jié)果可以看出，對于寧嶺5474線，繞擊跳閘率率遠(yuǎn)大于反擊跳閘率，這一點(diǎn)與雷擊故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果相一致。寧嶺5474線臺州段在2007年跳閘2次，其跳閘率為2.46，與計(jì)算結(jié)果接近。

3 220 kV線路雷擊跳閘率評估

3.1 姆明4P74線評估

220 kV姆明4P74線線路長度較短，因此地形變化不大，對其按照山區(qū)與平原進(jìn)行劃分。根據(jù)調(diào)研，其平原約占80%，山區(qū)約占20%。山區(qū)中斜坡、山頂和跨谷這3種基本地形所占比例分別約為50%、20%和30%。地面傾角取20°，跨谷深度取60 m。為了在計(jì)算中反映不同接地情況的影響，分別用10 Ω和15 Ω沖擊接地電阻表示接地良好和接地不良的情況。在平原與山區(qū)，接地不良的桿塔比例分別為5%與10%。

根據(jù)上述加權(quán)方法可以得到，姆明4P74線的繞擊跳閘率為1.17，反擊跳閘率為2.14，總跳閘率為3.31。姆明4P74線在2006-2007年的2年時(shí)間內(nèi)共跳閘4次，其跳閘率為6.92，與計(jì)算結(jié)果相差較大。

3.2 海場4357線評估

220 kV海場4357線長度較短，因此地形變化不大，對其按照山區(qū)與平原進(jìn)行劃分。根據(jù)調(diào)研，其平原約占25%，山區(qū)約占75%。山區(qū)中斜坡、山頂和跨谷這3種基本地形所占比例分別約為50%、20%和30%。地面傾角取30°，跨谷深度取60 m。為了在計(jì)算中反映不同接地情況的影響，分別用10 Ω和15 Ω沖擊接地電阻表示接地良好和接地不良的情況。在平原與山區(qū)，接地不良的桿塔比例分別為5%與10%。

根據(jù)上述加權(quán)方法可以得到，海場4357線的繞擊跳閘率為2.31，反擊跳閘率為2.20，總跳閘率為4.51。220 kV海場4357線在2004-2007年的4年時(shí)間內(nèi)共跳閘5次，其跳閘率為4.40，與計(jì)算結(jié)果接近。

4 110 kV線路雷擊跳閘率評估

4.1 洋荊1118線評估

根據(jù)調(diào)研，洋荊1118線貓頭塔占50%，轉(zhuǎn)角塔占25%，其余塔型占25%。洋荊線沿線平原約占50%，山區(qū)約占50%。山區(qū)中斜坡、山頂和跨谷這3種基本地形所占比例分別約為40%、30%和30%。地面傾角取30°，跨谷深度取60 m。為了在計(jì)算中反應(yīng)不同接地情況的影響，分別用10 Ω和30 Ω沖擊接地電阻表示接地良好和接地不良的情況。在平原與山區(qū)，接地不良的桿塔比例分別為20%與30%。

根據(jù)上述加權(quán)方法可以得到，洋荊線的繞擊跳閘率為3.15，反擊跳閘率為4.27，總跳閘率為7.42。另25%線路為其他塔形，假設(shè)其跳閘率與110 kV貓頭塔、轉(zhuǎn)角塔類似，則總雷擊跳閘率在約為10。110 kV洋荊1118線在2004-2007年的4年時(shí)間內(nèi)共跳閘16次，其跳閘率為13.75，與計(jì)算結(jié)果接近。

4.2 雅蒼1993線評估

根據(jù)調(diào)研，雅蒼1993線貓頭塔占75%，轉(zhuǎn)角塔占25%。雅蒼線沿線全部為山地。山區(qū)中斜坡、山頂和跨谷這3種基本地形所占比例分別約為40%、30%和30%。地面傾角取30°，跨谷深度取60 m。為了在計(jì)算中反映不同接地情況的影響，分別用10 Ω和20 Ω沖擊接地電阻表示接地良好和接地不良的情況。在平原與山區(qū)，接地不良的桿塔比例分別為20%與30%。

根據(jù)加權(quán)法可以得到，雅蒼線的繞擊跳閘率為5.28，反擊跳閘率為4.47，總跳閘率為9.75。110 kV雅蒼1993線在2004-2007年間共跳閘19次，其跳閘率為11.44，與計(jì)算結(jié)果接近。

5 結(jié)語

（1）根據(jù)調(diào)研結(jié)果、線路類型及導(dǎo)地線相對位置等因素，對線路桿塔類型和線路地形進(jìn)行了分類，計(jì)算線路雷擊跳閘率。

（2）評估了 500 kV、220 kV、110 kV 各兩條試點(diǎn)架空線路雷擊跳閘率，評估結(jié)果與線路的實(shí)際雷擊跳閘率基本吻合，顯示采用的評估方法所得的結(jié)論有較大參考意義。

[1]浙江省電力公司，浙江省電力試驗(yàn)研究院，清華大學(xué)電機(jī)工程系.浙江省輸電線路防雷設(shè)計(jì)評估系統(tǒng)及其應(yīng)用研究[R].2009.

[2]張緯鈸，高玉明.電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合[M].北京：清華大學(xué)出版社，1988.

[3]S.M.CHEN,Y.DU,L.M.FAN,H.M.HE,D.Z.ZHONG.Evaluation of the Guang Dong Lightning Location System with transmission line fault data[J].IEE Proc-Sci.Meas Technol.,January 2002，149（1）:9-16.

[4]周東平.三峽電站500 kV同桿并架出線防雷研究[D].北京：清華大學(xué)電機(jī)工程系，1998.

[5]錢冠軍，王曉瑜，汪雁，等．輸電線路雷擊仿真模型[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)．1999，19（8）:39-45.