■郭軍成

（安順市氣象局 貴州安順561000）

雷電流測量技術(shù)在電網(wǎng)雷電監(jiān)測與防護(hù)中的運(yùn)用

■郭軍成

（安順市氣象局 貴州安順561000）

本文詳細(xì)介紹了開展這些關(guān)鍵技術(shù)研究的目的、意義和思路。指出盡快開展雷電流測量技術(shù)研究將獲得目前全世界都普遍缺乏的雷電流實(shí)測參數(shù),提升中國雷電監(jiān)測網(wǎng)的探測效率和定位精度,描繪出中國不同區(qū)域的雷電活動特性,更準(zhǔn)確地分析和評價(jià)輸電線路防雷性能,為科學(xué)評價(jià)輸電線路雷電屏蔽措施的屏蔽效能提供有效手段,并為中國相關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的制修訂提供基礎(chǔ)參數(shù)和依據(jù)。

雷電流測量技術(shù)電網(wǎng)雷電監(jiān)測與防護(hù)

1　我國電網(wǎng)雷電監(jiān)測與防護(hù)水平現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代末,我國成功研制出雷電定位系統(tǒng),使我國成為繼美國之后第2個擁有雷電定位技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)的國家。同時，日本等電網(wǎng)發(fā)達(dá)國家也進(jìn)行了雷電定位系統(tǒng)的研發(fā)和建立工作。

1.1雷電基礎(chǔ)參數(shù)缺乏

雷電放電涉及氣象、地形、地質(zhì)等許多自然因素,有很大的隨機(jī)性，因而雷電參數(shù)具有統(tǒng)計(jì)性。長期以來,我國的防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍缺乏適用的雷電實(shí)測參數(shù)。20世紀(jì)80年代前，雷電流概率分布曲線是基于多年實(shí)測的1205個數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出的,后又依據(jù)浙江新杭線20多年觀測數(shù)據(jù)加以修改。雷電日采用氣象部門人工觀測數(shù)據(jù)。地面落雷密度等參數(shù)完全參考國際推薦數(shù)據(jù)。雷電參數(shù)的取值和統(tǒng)計(jì)規(guī)律受測量技術(shù)限制,主要來自局部地區(qū)線路的雷電觀測資料和間接推算。雷電活動和地理情況、氣候關(guān)系很大,不同區(qū)域、不同季節(jié)的雷電參數(shù)特征相差較大,因此上述參數(shù)并不能全面科學(xué)地反映我國的雷電活動情況,據(jù)此做出的防雷設(shè)計(jì)及保護(hù)措施的效果有待改進(jìn)。

1.2防雷設(shè)計(jì)和分析方法不夠完善

目前，國內(nèi)電網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)與分析工作所采取的計(jì)算方法和模型主要有:分析輸電線路反擊耐雷水平采用行波法、基于電磁場的抵消場法、EMTP程序等;分析輸電線路繞擊耐雷水平采用電氣幾何模型(EGM)、先導(dǎo)發(fā)展模型(LPM)等。這些計(jì)算方法和模型因存在一定假設(shè)且一些關(guān)鍵參數(shù)取值無確切依據(jù)而無法適用于各種情況,特別是隨著超/特高壓輸電線路的發(fā)展,已顯示出不適應(yīng)性,如電氣幾何模型、先導(dǎo)發(fā)展模型等已無法解釋超/特高壓線路繞擊率大于設(shè)計(jì)要求的事實(shí)。另外,在線路和桿塔結(jié)構(gòu)、地形地貌等方面，現(xiàn)有的輸電線路防雷計(jì)算模型未能進(jìn)行全面細(xì)致的考慮。

1.3雷電屏蔽模擬試驗(yàn)技術(shù)有待發(fā)展

近年來,電網(wǎng)中應(yīng)用了一些非傳統(tǒng)的雷電屏蔽措施，其屏蔽效果在實(shí)驗(yàn)室通過模擬試驗(yàn)加以確認(rèn)。但是,國內(nèi)不同實(shí)驗(yàn)室所采取的試驗(yàn)方法比較混亂，缺乏統(tǒng)一科學(xué)的雷電屏蔽模擬試驗(yàn)方法,其試驗(yàn)結(jié)果值得商榷。文獻(xiàn)提出的全強(qiáng)度全方位的雷電屏蔽模擬試驗(yàn)方法,由于當(dāng)時長間隙放電試驗(yàn)的間隙尺寸較小，所以仍需要進(jìn)行更大尺寸間隙的試驗(yàn)驗(yàn)證。

2　雷電流測量技術(shù)

2.1雷電流

為了了解雷電流的波形參數(shù)，人們在一些高大構(gòu)筑物（電視塔、輸電桿塔等）上對雷電流進(jìn)行了實(shí)際監(jiān)測。由于雷電流的頻率比較高，被擊物體尺寸相對較大，不能用集總參數(shù)表示，需要利用波過程理論進(jìn)行分析。雷電流在傳播時會產(chǎn)生折反射，被擊構(gòu)筑物不同位置處雷電流的波形就會不同，雷電流監(jiān)測裝置安裝位置對于測量結(jié)果會有很大的影響。因此，雷電流監(jiān)測工作需要解決兩方面的問題：一是需要對雷電放電過程和被擊物體建立比較精確的模型，研究雷電流的傳播規(guī)律，根據(jù)實(shí)際的測量數(shù)據(jù)排除被擊物體的影響，還原雷電流的原始波形，這對于雷電流波形參數(shù)的監(jiān)測工作有著指導(dǎo)性的作用；另一個是需要通過分析研究得出雷電流監(jiān)測裝置的推薦安裝位置，雷電流監(jiān)測裝置安裝在該位置時，被測雷電流波形的畸變較小。

2.2雷電流直接測量

雷電流參數(shù)一直是電網(wǎng)防雷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)，國外在不同地方開展了很多的雷電流直接測量研究工作,如在美國紐約帝國大廈、前蘇聯(lián)莫斯科電視塔、南非觀測站、瑞士圣薩爾瓦托山觀測站、加拿大國家電視塔、日本特高壓輸電線路、巴西MCS觀測站等地利用各種雷電流測量裝置測量了雷電流幅值和波形，并獲得了大量的實(shí)測數(shù)據(jù)。

國內(nèi)主要是利用磁鋼棒在各地以及浙江220kV新杭線等輸電線路上進(jìn)行了雷電流幅值測量。由于傳統(tǒng)的磁鋼棒法或磁帶(卡)法只能測量雷電流幅值，不能測量雷電流波形,且磁鋼棒或磁帶被多次磁化后只能保留最大雷電流幅值信息,所以測量誤差較大。隨著測量和傳感技術(shù)的日益發(fā)展，成本不斷下降,有必要且能夠在全國開展更廣泛、技術(shù)更先進(jìn)的雷電流幅值和波形直接測量工作。

與傳統(tǒng)的雷電流測量方法相比,以羅氏線圈型電流傳感器和光纖或無線傳輸構(gòu)成的雷電流測量系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)點(diǎn):能夠測量雷電流幅值和波形,精度高，并且采用光纖或無線傳輸信號,解決了由于輸電線路電磁干擾嚴(yán)重而對測量系統(tǒng)造成的誤差。

因此，可以通過在全國各典型區(qū)域的高塔和輸電線路上大量安裝這種雷電流直接測量裝置,獲取雷電流實(shí)測參數(shù)，指導(dǎo)不同區(qū)域電網(wǎng)的防雷差異化設(shè)計(jì)，同時標(biāo)定雷電定位系統(tǒng)雷電流幅值和波形的測量精度。

3　總結(jié)

我國在電網(wǎng)雷電監(jiān)測與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域已取得許多成果,但雷電流測量技術(shù)仍有一些難題亟待解決。針對這些開展研究,將極大提升我國雷電監(jiān)測與防護(hù)的技術(shù)水平,也為我國相關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的制修訂提供基礎(chǔ)參數(shù)和依據(jù)。雷電流直接測量工作的廣泛開展,既可以獲得目前全世界都普遍缺乏的雷電流實(shí)測參數(shù),又是對雷電定位系統(tǒng)遙測的雷電流幅值進(jìn)行直接校準(zhǔn)的有效手段。電網(wǎng)雷電監(jiān)測與防護(hù)是一個需要長期進(jìn)行研究工作的領(lǐng)域,除本文所提及的關(guān)鍵技術(shù)之外,一些常規(guī)的關(guān)鍵問題,如電網(wǎng)雷擊預(yù)警技術(shù)、桿塔雷電沖擊特性、不同類型絕緣子串伏秒特性曲線、線路沖擊電暈特性、輸電線路防雷仿真系統(tǒng)等也都需要進(jìn)一步開展深入研究。

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S761.5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-360-1