周桂明

廣西博陽電力工程建設(shè)有限責任公司 廣西南寧 530022

為保證電力系統(tǒng)的安全運行，減少輸電線路雷害事故，人們對輸電線路防雷這一課題進行了大量的研究。國內(nèi)外超/特高壓電網(wǎng)雷害事故統(tǒng)計表明，雷電繞擊輸電導線是造成輸電線路雷害事故的主要原因。超/特高壓輸電線路作為遠距離、大容量輸電的主要方式，其供電范圍非常之廣，雷電繞擊不僅會危害輸電線路的絕緣，引起線路跳閘，還可能形成入侵波危害與線路相連接的發(fā)電廠和變電站而帶來巨大的經(jīng)濟損失。因此，準確計算輸電線路的雷電繞擊率不僅能使超/特高壓線路的防雷性能評估結(jié)果更可靠，還能及時發(fā)現(xiàn)輸電線路中的防雷薄弱點。

1 繞擊率分析

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010 第6.2.1.2 條：“某區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭到大于所選滾球半徑對應的雷電流直接雷擊，以及某區(qū)內(nèi)的雷擊電磁場強度仍沒有衰減時，應劃分為LPZ0B 區(qū)。”LPZ0B 區(qū)即直擊雷防護區(qū)。英國《建筑物防雷實用規(guī)范》（BS6651-1999）第16.6.2 條：“……另一方面，即使安裝了專設(shè)接閃器，還是存在一個繞擊問題，即比所規(guī)定的雷電流小的電流仍有可能穿越專設(shè)接閃器而繞擊于屋頂?shù)目赡苄??！?，也就是說，LPZ0B 區(qū)的各物體不可能遭到大于所選滾球半徑對應的雷電流直接雷擊，但小于該雷電流仍有可能會繞擊。繞擊是指雷電擊中接閃器保護范圍內(nèi)的被保護物體上的直接雷擊現(xiàn)象。繞擊率是評價避雷針和避雷線對建筑物直擊雷保護效果的重要指標[1]。由雷云向地面發(fā)展的先導放電通道頭部到達擊距（即滾球半徑）位置以前，雷擊點是不確定的，直到先導與地面物體的距離等于擊距時，才開始定向，即對先到達其擊距的物體放電。擊距R（滾球半徑）與雷電流幅值的關(guān)系式：R=10（i0）0.65（1）式中：R 為擊距（滾球半徑，m），i0 為雷電流幅值（KA）。

2 繞擊率區(qū)劃

按照1 類、2 類、3 類防雷類別，利用plot 函數(shù)繪制雷電繞擊率區(qū)劃分布圖，圖中黑色點區(qū)域即為存在繞擊率的區(qū)域。①黑色點標記區(qū)域，主要分布在宣州區(qū)城區(qū)，涉及1 類防雷類別建筑物均存在繞擊的可能性，在防雷工程設(shè)計、施工時應注意提高防護措施；②黑色點標記區(qū)域，主要分布在宣州區(qū)、郎溪縣、廣德市的部分地區(qū)，涉及2 類防雷類別建筑物均存在繞擊的可能性，在防雷工程設(shè)計、施工時應注意提高防護措施；③黑色點標記區(qū)域，主要分布在宣州區(qū)、郎溪縣、廣德市、績溪縣、旌德縣的西部、涇縣的南部地區(qū)，涉及3 類防雷類別建筑物均存在繞擊的可能性，在一些重要或人員密集場所，如省級重點文物、學校等防雷工程設(shè)計、施工時需要提高防護措施[2]。

3 220 千伏線路雷電繞擊保護技術(shù)

適用于普通架空線路的雷電繞擊防護措施如減小保護角、裝設(shè)桿塔側(cè)針等，并不能完全適應于220 千伏線路。220 千伏線路輸送功率大，若跳閘，電網(wǎng)則急需在短時間內(nèi)投入大量備用設(shè)施，高壓線路繞擊防護要求繞擊跳閘等于或接近0。220 千伏線路塔高串長，環(huán)境復雜，只有減小保護角，比較適合采用線路220kV 線路避雷器、安裝桿塔側(cè)針。

3.1 做好線路架設(shè)區(qū)域調(diào)查

在實際工作中，區(qū)域地形、地貌嚴重影響輸電線路屏蔽作用。因此，需嚴格按照地形地貌，合理利用塔桿高度和接地電阻，才能發(fā)揮系統(tǒng)屏蔽作用，突出輸電線路雷電繞擊防護性。

3.2 做好線路架設(shè)區(qū)域調(diào)查

在實際工作中，區(qū)域地形、地貌嚴重影響輸電線路屏蔽作用。因此，需嚴格按照地形地貌，合理利用塔桿高度和接地電阻，才能發(fā)揮系統(tǒng)屏蔽作用，突出輸電線路雷電繞擊防護性。

4 實例分析

4.1 不同地面傾角下的雷電繞擊率

雷電繞擊率隨地面傾角增大而成倍增大，這說明線路經(jīng)過地面傾角較大的山區(qū)時更容易發(fā)生雷電繞擊事故，也與實際運行經(jīng)驗相符。在地面傾角較小時，改進前后計算結(jié)果幾乎相同；在地面傾角為25°時，改進后比改進前計算結(jié)果增大4.28%。這是因為改進前未修正擊距曲線交點縮短了暴露弧的投影，保護弧的投影基本不變，從而使繞擊率偏小。故通過修正擊距曲線交點的坐標能提高雷電繞擊率計算的準確度[3]。

4.2 不同保護角下的雷電繞擊率

改進前后計算結(jié)果均表明雷電繞擊率隨保護角增大而增大；這與模型中保護角增大，暴露弧投影長度增加，保護弧投影長度減小相符。在保護角為0°、5°和10°時，改進后計算結(jié)果比改進前分別大3.03%、5.74%、11.70%。這是因為隨著保護角的增加，雷電可以通過負的入射角繞擊另一側(cè)導線，且其可能性隨著保護角的增加而增加。因此，隨著保護角的增加，改進前雷電繞擊率計算結(jié)果偏小越嚴重。

4.3 不同呼稱高度下的雷電繞擊率

桿塔呼稱高度越低，雷電繞擊率越低。這是因為桿塔呼稱高度低，大大增強了地面對輸電導線的屏蔽作用。隨著呼稱高度的增加，改進前雷電繞擊率計算結(jié)果偏小越嚴重。在繼續(xù)減少保護角而雷電繞擊率降低不明顯時，可通過選擇呼稱高度較低的桿塔來降低線路雷電繞擊率。

5 強化超特高壓輸電線路雷電繞擊防護性能的參數(shù)精準完善

5.1 合理安裝線路220kV 線路避雷器

220kV 線路避雷器是防止絕緣子閃絡(luò)的專用設(shè)施，目的是提升線路的雷電抵抗性能。特高壓輸電線路雷電繞擊防護要選擇耐雷水平120kA 以上設(shè)備，利用較大的繞擊電流實現(xiàn)線路防雷擊保障。在構(gòu)建接地電阻時，要做好電壓鉗制作管理。依據(jù)接地電阻的計算，當線路耐雷水平達到100kA 時，出現(xiàn)最大坡度下特高壓輸電線路雷電繞擊的概率很低，選擇此數(shù)值可有效應對大多數(shù)情形。

5.2 選擇安裝合適的桿塔側(cè)針

用針電極尖端的先導特性解決特高壓輸電線路雷電繞擊進行避雷是避雷的主要技術(shù)之一。在易出現(xiàn)雷擊的線路區(qū)域內(nèi)安裝側(cè)向避雷針，可減少對設(shè)備產(chǎn)生不良的影響。在實際工作中，根據(jù)實際選擇合適的特高壓輸電線路雷電繞擊側(cè)針。因輸電線路地形復雜，要在跨越山谷雷擊高發(fā)地安裝更多避雷側(cè)針預防雷電。

6 結(jié)語

特高壓輸電線路雷電繞擊技術(shù)可以有效避免雷擊對特高壓輸電線路產(chǎn)生的危害和影響。特高壓輸電線路雷電繞擊影響因素包含保護角、輸送電壓和地面傾角等影響因素。為有效解決特高壓輸電線路雷電繞擊隱患，不但要做好雷電繞擊技術(shù)防護，還要安裝好避雷針提高整體防護水平，進而保障電力網(wǎng)絡(luò)的正常運轉(zhuǎn)。