王 強(qiáng) 梁海瀟 胡 偉

國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司

1000kV特高壓輸電線路防雷研究

王 強(qiáng) 梁海瀟 胡 偉

國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司

人民生活水平能否提高以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是否能得到改善，這都與電力的發(fā)展有著至關(guān)重要的聯(lián)系。發(fā)展1000kV特高壓輸電線路，對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)進(jìn)步有著重要影響。因此，研究1000kV特高壓輸電線路防雷問題，就十分必要。特高壓輸電線路一般都跨大地區(qū)、江、河，受地形地貌以及惡劣天氣等諸多因數(shù)的影響。特高壓輸電線路大部分位于山區(qū)地帶，雷害情況比較嚴(yán)重，從而就造成雷害是引起特高壓輸電線路發(fā)生故障的主要因素。本文就特高壓輸電線路的反擊和繞擊進(jìn)行一些分析，并提出了一些防雷措施，僅供參考。

1000kV特高壓；輸電線路；防雷

特高壓輸電線路遭受雷擊有兩個(gè)特點(diǎn)：(1)由于特高壓輸電線路絕緣水平比較高，雷擊避雷線或桿塔塔頂發(fā)生反擊概率較低；(2)由于線路桿塔比較高，這就使特高壓輸電線路容易遭受繞擊。下文就特高壓輸電線路的反擊和繞擊進(jìn)行分析。

1 雷電防護(hù)

雷電防護(hù)有一套專門的理論。比如，雷電產(chǎn)生的機(jī)理，要研究大氣物理學(xué)，用物理學(xué)的方法探討雷電產(chǎn)生的原因。雷電對(duì)電子設(shè)備的雷害機(jī)理，需用大氣電學(xué)的方法。研究雷電的防護(hù)方法，又涉及電工學(xué)，微電子學(xué)和材料學(xué)。雷電流的大小、雷電的波形研究，一般通過理論推導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的波形和理論推導(dǎo)擬合，這就需要用統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)和概率論的知識(shí)。雷電科學(xué)還是一門試驗(yàn)科學(xué)，由于雷電機(jī)理的研究對(duì)雷電成因的解釋許多出于假說，必須通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)，防護(hù)設(shè)備的好壞必須通過實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)兩個(gè)環(huán)節(jié)，才可初步判斷其好壞，最后，還要用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)作出科學(xué)判斷。

2 特高壓交流輸電線路的反擊耐雷性能

2.1 特高壓交流輸電線路的預(yù)期雷擊跳閘率

1000kV輸電線路的預(yù)期雷擊跳閘率應(yīng)低于500kV輸電線路的雷擊跳閘率，前者可按后者的70%左右考慮，即大約0.095次/ (100km·年)?？紤]我國(guó)電網(wǎng)裕度較小，網(wǎng)架較薄弱，線路雷擊跳閘率的要求相對(duì)要再提高一些。

2.2 同塔雙回線路反擊跳閘率

利用最先進(jìn)的EMTP算法算出鐵塔上的各節(jié)點(diǎn)電壓，通過分析是否超過絕緣子串所能承受的電壓，便可確定該線路的反擊耐雷水平。計(jì)算出同塔雙回線路的反擊跳閘率結(jié)果，線路絕緣間隙距離考慮7.2m、8.0m和9.2m三種。間隙距離對(duì)跳閘率有很大影響。在我國(guó)500kV輸電線路中，同塔雙回線路的絕緣水平一般比單回線路的絕緣水平高。理由是：①同塔雙回線路桿塔高度高，雷擊時(shí)塔頂和橫擔(dān)的電位較高；②同塔雙回線路的重要性更大。對(duì)于1000kV輸電線路絕緣也可以這樣考慮。雙回路采用平衡高絕緣方式，絕緣間距暫且以8.0m計(jì)。折合至單回路雷電反擊跳閘率為0.00456～0.00657次/ (100km·年)，遠(yuǎn)低于預(yù)期的雷電跳閘率。可以認(rèn)為，對(duì)于同塔雙回路，雖然反擊跳閘率要高于單回路的，但只要采用相對(duì)較高的絕緣，其反擊跳閘率仍然很低，占總的雷擊跳閘率的比例也很小。而反擊仍不是引起雷擊跳閘的主要原因。

3 特高壓輸電線路繞擊耐雷性能

3.1 繞擊概率模型

繞擊概率模型以輸電線路繞擊模型為基礎(chǔ)，通過雷電繞擊分散性的研究與應(yīng)用后而得出。繞擊概率模型是以ZM1-39型桿塔為載體，分別應(yīng)用120：1與143：1的比例尺寸，并加以雷擊過程(特別是最后階段的雷擊)的模擬，利用雷擊最后階段躍變的下行先導(dǎo)，將其引雷能力及其與擊距系數(shù)間的關(guān)系研究而出。該模型的應(yīng)用，一定程度上可以很好的將事故現(xiàn)場(chǎng)的雷擊原因進(jìn)行科學(xué)解釋，但也由于該模型的建立是以實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑榛A(chǔ)，其利用物理手段制造的雷擊與現(xiàn)實(shí)雷擊存在較大差異，并且模擬實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)于影響因素的設(shè)置與考慮比較單一(現(xiàn)實(shí)中繞擊率影響因素眾多)，對(duì)于其他情況未加考慮，因此，該模型的應(yīng)用對(duì)于一些整體性研究存在明顯的缺陷。

3.2 繞擊跳閘率

輸電線路導(dǎo)線受到雷電繞擊這一事件的發(fā)生，是由某幅值雷電流概率分布密度與對(duì)相導(dǎo)線閃絡(luò)的空間位置的條件概率乘積所確定的。由此可得線路繞擊率的計(jì)算公式為：

線路繞擊跳閘率：

式中：NL——每100km每年的雷擊次數(shù)；

針對(duì)特高壓交流輸電線路桿塔高度過高的特點(diǎn)，選擇釆用了的擊距系數(shù)計(jì)算公式；引入輸電線路受雷寬度與雷電流相關(guān)的觀點(diǎn)，修正了規(guī)程推薦公式計(jì)算受雷寬度過大的問題；根據(jù)電氣幾何模型建立坐標(biāo)系，求得考慮地面傾角條件概率下的線路繞擊跳閘率。

4 防雷措施

4.1 桿塔選擇

由于1000kV特高壓輸電線路都架設(shè)了地線，而且其絕緣子串與空氣之間的放電電壓水平也很大，這就使雷擊地線或桿塔塔頂而發(fā)生反擊的概率比較低。但是由于特高壓輸電線路桿塔一般較高，當(dāng)雷電流流經(jīng)特高壓輸電線路桿塔時(shí)，懸掛絕緣子串的橫擔(dān)處形成的感應(yīng)電壓將增大。當(dāng)桿塔高度增加時(shí)，雷電反擊閃絡(luò)率也會(huì)相應(yīng)的增大，從降低雷電反擊閃絡(luò)率角度分析，選擇拉線V型塔比選擇自立式塔以及雙回塔效果都要好。

4.2 采用新技術(shù)進(jìn)行防雷

消雷器、雷電定位系統(tǒng)、接地避雷線、避雷器、安裝防導(dǎo)線熔斷裝置等新技術(shù)，對(duì)于提高線路絕緣耐壓水平，更換柱式絕緣子，提高線路的沖壓耐壓水平，確保雷電感應(yīng)在工頻線流時(shí)不會(huì)因放電間距變大產(chǎn)生影響。

4.3 使用接地降阻劑，降低單位內(nèi)處理接地電阻

降阻劑在使用后隨著時(shí)間的推移，接地電阻下降，pH值一般在8左右，偏堿性。接地體在最初安裝使用階段是沒有腐蝕現(xiàn)象的，但是在長(zhǎng)期使用后，一般會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問題。

綜上所述，由于特高壓輸電線路桿塔一般較高，這就很容易使特高壓輸電線路遭受雷擊發(fā)生繞擊雷害。在這種情形下，建議最好采用塔頂避雷針。

[1]譚志慶.基于擊距法的1000kV特高壓輸電線路耐雷水平及跳閘率研究[J].機(jī)電信息，2016，(12)：32-34.

[2]陳觀發(fā)，張俊芬，鄧永輝.1000kV特高壓輸電線路防雷工程設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用[J].信息通信，2013，(09)：285.

[3]敬海兵.1000kV特高壓交流輸電線路防雷問題研究[D].西華大學(xué)，2012.