关于500kV紧凑型输电线路绕击耐雷性能研究孙二辉

关于500kV紧凑型输电线路绕击耐雷性能研究孙二辉

孙二辉杨霄

（国网河北省电力公司检修分公司河北省石家庄市050000）

摘要：在考虑紧凑型线路杆塔结构、架空线弧垂和线路走廊地形地貌对输电线路绕击耐雷性能影响的基础上，通过仿真计算得到500kV罗百Ⅱ线紧凑型输电线路事故段线路绕击率沿线路走向的变化情况。结合输电线路走廊微地形特点，对事故原因进行分析，并提出建议改造措施。对各种典型地形下500kV紧凑型输电线路绕击耐雷性能进行比较，分析不同地形下输电线路绕击耐雷性能存在差异的原因。计算分析了避雷线保护角、杆塔呼高和地面倾角对500kV紧凑型输电线路绕击防雷性能的影响。

关键词：500kV；紧凑型输电线路；绕击耐雷；性能

引言

紧凑型输电线路由于具有占用输电走廊少、电磁环境友好等优点而被推广使用。紧凑型输电线路全线架设双地线，采用负保护角，其防雷性能较常规线路优势明显。南方电网输电线路走廊由于地形复杂、雷电活动较频繁、年雷暴日高，近年来发生多起500kV紧凑型线路雷击跳闸事故。针对此情况，为降低线路雷击跳闸率，有必要对500kV紧凑型线路的绕击耐雷性能做进一步评估和分析。

1各种典型地形下500kV紧凑型输电线路绕击耐雷性能比较

500kV紧凑型输电线路绕击耐雷性能比较山区地形主要由山峰、山脊和山谷3种基本地形组成。山区线路沿线的地形情况可以分为如下几类：山坡线路（包括沿山脊外坡水平走线和沿山峰外坡水平走线）、山顶线路（包括位于山峰顶部和位于山脊顶部）、爬坡线路（包括沿山坡上下方向和垂直山脊方向）以及跨谷线路（包括经过山谷和跨越山谷）。经过谷底、爬坡和爬脊的线路，由于线路走向基本与山坡平行，沿档距方向导地线与地面的相对位置基本相同，遭受雷击的概率很小。经过分析可以归纳出以下3种微地形的线路更易遭受雷击：斜坡外侧线路、跨谷线路和山脊顶部线路。分别计算在平原和上述3种微地形下500kV紧凑型线路的绕击率，见表1。

表1不同线路走廊地形下500kV紧凑型线路的绕击率

由表1数据可知，平原地区线路绕击率最小，沿山顶和沿坡地形的输电线路绕击率较大。沿坡的输电线路的两个边相分别位于山坡的上边坡侧和下边坡侧，上边坡侧的边相导线比较靠近山体，山体屏蔽作用大，绕击率较小；而下边坡侧的边相导线暴露角度较大，山体的屏蔽作用差，绕击率较大。沿山顶的输电线路，由于在最高处，对雷电的吸引能力很强，两侧接下边坡，山体对沿山顶线路的屏蔽作用更差，输电线路暴露角度很大。由于只计算了一侧边相导线的绕击率，故表1中沿坡和沿山顶的输电线路绕击率计算结果相同。4种地形中，跨山谷架设的输电线路的绕击率最大，这是因为跨山谷输电线路档距大，中间导线离地高度较高，地面对导线的屏蔽作用较差，弧垂的影响导致避雷线保护角增大，避雷线对导线的屏蔽作用较差，故绕击率较大。

2500kV紧凑型输电线路绕击防雷性能影响因素分析

2.1保护角对绕击率的影响

保护角表征的大小与避雷线的屏蔽性能存在密切的联系，500kV紧凑型输电线路的保护角均为负保护角，对绕击的保护性能较好；在保持其它参数不变的条件下，改变避雷线的水平距离来调节保护角的大小。考察绕击跳闸率的变化情况，分析可知，保护角增大引起绕击率增大；这是由于避雷线对导线起屏蔽作用，当保护角增大时，暴露弧长度增加，导致避雷线的屏蔽作用减弱，进而引起绕击率增大。

2.2呼高对绕击率的影响

在同一个档距内，架空输电线路的弧垂并不随两端杆塔的呼高变化而改变，但是呼高的变化会影响该档距内任意一点的对地高度；并且高度高度的增加会引起受雷面积增大，落雷概率增加，从而直接影响雷击绕击率的结果。保持其它参数不变，对平地500kV紧凑型线路杆塔进行仿真计算，分析可知，杆塔呼高增大，绕击率随之增大。这是由于大地对导线起到屏蔽作用，当杆塔呼高增加时，导线和避雷线上任意一点对地高度增大，导致大地对导线的屏蔽作用减小，进而引起绕击率变大。

2.3地面倾角对绕击率的影响

由大地的屏蔽作用可知，地面倾角与架空输电线路绕击耐雷性能有直接影响；保持其它参数保持不变，仍采用前述500kV紧凑型典型杆塔结构，考察在地面倾角发生改变的情况下，绕击跳闸率的变化情况，分析可得，地面倾角增大，绕击率随之增大；这是因为地面倾角增大后，根据电气几何模型计算所得的暴露弧长度变大，导致绕击闪络率增大。虽然紧凑型线路本身保护角小，线路绕击耐雷性能得到了较大提高，但在山区等特殊地形条件下，导线仍会有遭受绕击跳闸的危险，这也是紧凑型杆塔未能完全避免绕击跳闸的重要原因。

2.4雷击线路档距位置对绕击率的影响

取地面倾角取为山坡15°，呼高35米的500kV紧凑型杆塔，其它参数不变的情况下在一个档距内雷击不同位置时，绕击跳闸率如表2所示。

表2雷击位置对绕击跳闸率的影响

下面计算121号与122号杆塔之间线路的绕击率。121号与122号杆塔之间档距为1122m，从121号杆塔开始，沿线路走向每隔10m取1个截面进行线路绕击跳闸率计算，根据输电线路边相和中相导线绕击率的计算结果，得出121号与122号杆塔之间绕击率与保护角、导线对地高度的变化规律。分析可知，从121号杆塔起，随着121—122号杆塔线路走向的水平距离不断增大，输电线路绕击率先增大后减小。这是因为从121号杆塔起，沿121—122号杆塔线路走向的水平距离逐渐增大时，导线和避雷线的对地高度也增大，大地对导线的屏蔽作用减弱，保护角的增大导致避雷线对导线的屏蔽作用减小，绕击率随之增大；在水平距离约为450m时，导线和避雷线的对地高度达到最大值，绕击率也达到最大值；之后，随着水平距离的继续增大，导线和避雷线的对地高度开始减小，绕击率亦随之减小。121—122号杆塔之间输电线路最大绕击跳闸率是122号杆塔处的50多倍。

结论

降低接地电阻和杆塔呼高是降低紧凑型线路雷击跳闸率的关键；地面倾角对绕击跳闸率的影响较大，但杆塔呼高对双回紧凑型线路的绕击跳闸率影响不大。对于山区单回紧凑型线路，应适当改善其地线保护角（小于-12.8°）。对于双回紧凑型线路，采用平衡高绝缘防雷效果最好，普通绝缘次之，不推荐使用不平衡差绝缘。仅从防雷上考虑，双回紧凑型线路采用正相序最优，异相序次之，逆相序最差。

参考文献：

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