1000kV特高壓輸電線路防雷研究

王 強 梁海瀟 胡 偉

國網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 梁海瀟 胡 偉

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人民生活水平能否提高以及國民經濟的發展是否能得到改善，這都與電力的發展有著至關重要的聯系。發展1000kV特高壓輸電線路，對我國電力系統進步有著重要影響。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、江、河，受地形地貌以及惡劣天氣等諸多因數的影響。特高壓輸電線路大部分位于山區地帶，雷害情況比較嚴重，從而就造成雷害是引起特高壓輸電線路發生故障的主要因素。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特點：(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行分析。

1 雷電防護

雷電防護有一套專門的理論。比如，雷電產生的機理，要研究大氣物理學，用物理學的方法探討雷電產生的原因。雷電對電子設備的雷害機理，需用大氣電學的方法。研究雷電的防護方法，又涉及電工學，微電子學和材料學。雷電流的大小、雷電的波形研究，一般通過理論推導和現場實測，將現場實測的波形和理論推導擬合，這就需要用統計學的知識和概率論的知識。雷電科學還是一門試驗科學，由于雷電機理的研究對雷電成因的解釋許多出于假說，必須通過現場試驗和模擬試驗驗證。同時，防護設備的好壞必須通過實驗室模擬試驗和現場對比試驗兩個環節，才可初步判斷其好壞，最后，還要用統計學知識，對現場試驗作出科學判斷。

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期雷擊跳閘率

1000kV輸電線路的預期雷擊跳閘率應低于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)。考慮我國電網裕度較小，網架較薄弱，線路雷擊跳閘率的要求相對要再提高一些。

2.2 同塔雙回線路反擊跳閘率

利用最先進的EMTP算法算出鐵塔上的各節點電壓，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。計算出同塔雙回線路的反擊跳閘率結果，線路絕緣間隙距離考慮7.2m、8.0m和9.2m三種。間隙距離對跳閘率有很大影響。在我國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，雷擊時塔頂和橫擔的電位較高；②同塔雙回線路的重要性更大。對于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。折合至單回路雷電反擊跳閘率為0.00456～0.00657次/ (100km·年)，遠低于預期的雷電跳閘率?？梢哉J為，對于同塔雙回路，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，通過雷電繞擊分散性的研究與應用后而得出。繞擊概率模型是以ZM1-39型桿塔為載體，分別應用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，將其引雷能力及其與擊距系數間的關系研究而出。該模型的應用，一定程度上可以很好的將事故現場的雷擊原因進行科學解釋，但也由于該模型的建立是以實驗模型為基礎，其利用物理手段制造的雷擊與現實雷擊存在較大差異，并且模擬實驗過程中對于影響因素的設置與考慮比較單一(現實中繞擊率影響因素眾多)，對于其他情況未加考慮，因此，該模型的應用對于一些整體性研究存在明顯的缺陷。

3.2 繞擊跳閘率

輸電線路導線受到雷電繞擊這一事件的發生，是由某幅值雷電流概率分布密度與對相導線閃絡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算公式為：

線路繞擊跳閘率：

式中：NL——每100km每年的雷擊次數；

針對特高壓交流輸電線路桿塔高度過高的特點，選擇釆用了的擊距系數計算公式；引入輸電線路受雷寬度與雷電流相關的觀點，修正了規程推薦公式計算受雷寬度過大的問題；根據電氣幾何模型建立坐標系，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，當雷電流流經特高壓輸電線路桿塔時，懸掛絕緣子串的橫擔處形成的感應電壓將增大。當桿塔高度增加時，雷電反擊閃絡率也會相應的增大，從降低雷電反擊閃絡率角度分析，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 采用新技術進行防雷

消雷器、雷電定位系統、接地避雷線、避雷器、安裝防導線熔斷裝置等新技術，對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，確保雷電感應在工頻線流時不會因放電間距變大產生影響。

4.3 使用接地降阻劑，降低單位內處理接地電阻

降阻劑在使用后隨著時間的推移，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象的，但是在長期使用后，一般會出現嚴重的腐蝕問題。

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].機電信息，2016，(12)：32-34.

[2]陳觀發，張俊芬，鄧永輝.1000kV特高壓輸電線路防雷工程設計實際應用[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，2012.