输电线路绕击特性的三维分析方法

输电线路绕击特性的三维分析方法

张佳佳李浩森李冬范鑫朱永生

安徽省电力有限公司阜阳供电公司安徽阜阳236000

摘要：近年来，输电线路绕击特性的三维分析问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了输电线路绕击故障概率问题，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就输电线路绕击耐雷性能比较展开了研究，借鉴参考。

关键词：输电线路；绕击特性；三维；分析

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，输电线路绕击特性三维分析的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对输电线路绕击特性的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2输电线路绕击故障概率分析

输电线路是电力系统的重要组成部分，输电线路运行的可靠性将直接影响着电力系统的供电质量，从而影响到居民的用电水平[1]。近些年来，在对输电线路运行的调查中发现，输电线路在受到雷电的影响下经常会发生输电线路绕击故障，给电力系统的供电质量造成极大的影响，甚至会引发人身安全事故，对用户用电的安全性造成一定的影响。经过大量的调查分析，输电线路受到地理位置的影响，每个地区每年的雷雨量有所不同，因此，不同地区的输电线路所产生的绕击故障也会有所不同，在对输电线路绕击故障概率计算的过程中，主要考虑因素是落雷侧面距离、雷电流幅值等，需结合输电线路绕击跳闸率、故障发生时间跨度等各方面系数的计算分析得出输电线路绕击故障概率。

输电线路绕击故障对电力系统造成的影响极大，而通过对大量绕击故障的分析调查发现，引发输电线路绕击故障发生的因素有很多，例如，输电线路上的灰尘沉积较厚，在雷击电流的作用下很容易产生绕击故障；输电线路的防雷水平不高，防雷设备陈旧、故障时有发生；缺乏对气象的了解，在雷雨天气来临之前未能做好充分的准备工作，无法有效预测雷电流的幅值，致使输电线路产生绕击故障。为了避免输电线路绕击故障的发生，降低其发生概率，应积极做好雷电预警工作。

3输电线路绕击耐雷性能比较

3.1输电线路绕击耐雷水平

使用EMTP暂态模型，在具体计算时，对于导线工作电压在首次和后续雷击下所产生的绕击耐雷水平进行评价，当波尾处于稳定状态不发生变化时，波头部分在首次雷击和后续雷击情况下电流会有所差异，具体情况如下：第一，在研究中，首次雷击的绕击耐雷水平要明显低于后续雷击，这主要受线路绝缘水平的影响，并且，线路绝缘水平越高，二者之间所产生的差距越大，这也就说明了线路绝缘情况对于线路绕击耐雷水平影响较大；第二，线路绕击跳闸率会受到首次雷击和后续雷击的影响，但是，影响的程度并不大。

3.2输电线路绕击跳闸率

根据调查研究，对于输电线路绕击跳闸率的情况如下：第一，对于首次雷击和后续雷击的通道不同时，首次雷击的绕击跳闸率要低于后续雷击的绕击跳闸率，而对于特高压线路，首次雷击所产生的绕击跳闸率要高于异通道后续雷击，并且首次雷击与后续雷击的绕击跳闸率之间的比值会随着线路电压等级的降低而不断升高；第二，当首次雷击与后续雷击处于同一通道时，所造成的绕击跳闸率没有特定的规律，但是线路电圧为110kV时，绕击跳闸率是最小的，而500KV时绕击跳闸率是最大的，这也就说明，处于同一通道时，线路的绕击跳闸率具有一定的针对性；第三，当线路的地线对于对雷击全屏蔽时，首次雷击所产生的绕击跳闸率为0，这时，处于同一通道的后续雷击仍然可以造成绕击跳闸现象；第四，对于处于不同通道的后续雷击高于首次雷击绕击跳闸率的主要原因是后续雷击所产生的电流值较小，而实践表面，小幅的雷击电流值较容易发生绕击，所以说，后续雷击的绕击跳闸率要高于首次雷击。

4防雷措施

影响雷击跳闸的主要因素有地闪密度、雷电流幅值、线路保护角、线路绝缘水平、杆塔高度、杆塔接地电阻、地面倾角、地形地貌等。通过有效的防护措施来减小部分因素对线路雷击跳闸的影响是一种有效的防护手段。目前应用于超高压架空线路的雷电防护措施主要有：1）减小线路保护角；2）降低杆塔接地电阻；3）提高线路绝缘水平；4）加装保护间隙；5）架设耦合地线；6）架设旁路地线；7）安装避雷针；8）加装线路金属氧化物避雷器。这些防雷保护措施各有特点，应根据天瓶5406线的雷害特征和防护策略选择有针对性的措施。

4.1降低接地电阻

降低接地电阻可以有效地阻止电路反击，减少雷电天气事故的发生。相比于减少保护角，降低接地电阻更容易实施，方法也更为简单快捷。降低接地电阻的方法有很多，例如可以增大接地网面积，接地网面积与接地电阻成反比，当接地网面积增大，接地电阻就可以有效减小；还可以人工的改善电阻率，在高电阻率地区，人工的将电阻率减小，可以间接地减少接地电阻；我们更可以利用设施中的钢筋等金属，有效的减少接地电阻。

4.2架设耦合地线

架设耦合地线是超高压输电线路防雷的基本措施之一，在受雷电打击严重的线路中，杆塔接地电阻并不足以保护线路，而改善接地电阻也有一定的困难，这时我们应该架设耦合地线。耦合地线可以起到分流作用，从而减低了电压，减少了雷电的绕击次数。但是架设耦合地线的过程十分繁琐，在架设之前，我们需要反复测量塔杆高度、架设耦合地线所需距离等，而且实施起来相对复杂，受到各方面条件的制约，增加了工作负担。架设的过程中可能还会砍伐树木，破坏了环境。

4.3安装避雷针

防绕击避雷针是一种结构特殊的避雷结构，在超高压线路上进行安装可防止雷电绕击而引起事故发生。该项技术结构先进、性能稳定、运行快速安全、安装方便并且使用寿命长，减少了雷电天气的跳闸现象，对超高压线路的安全运行有了很大的保障。无论从经济角度，还是从产品的实用性，防绕击避雷针都有一定的可行性。

4.4加装保护间隙

保护间隙的作用主要是发生雷击时，保护间隙通过电弧闪络来保护绝缘子不受损坏，可以降低线路的雷击事故率。对于现有线路，安装并联间隙会短接部分绝缘子，从而造成线路绝缘水平降低，反而导致雷击跳闸率增大。在电网雷击跳闸率较高的情况下，不宜简单大范围推广，故暂不考虑该项措施。

5结语

综上所述，加强对输电线路绕击特性的三维分析方法的研究分析，对于其良好分析效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的输电线路绕击特性三维分析工作过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]马御棠，王磊，马仪，等.云南电网雷害风险分布图的绘制与应用[J].高压电器.2017（11）：60-62.

[2]梁贵书，康琛，苏红梅，等.山区输电线路绕击暴露弧计算与分析[J].高压电器.2017（01）：115-116.

[3]李瑞芳，吴广宁，曹晓斌，等.复杂地形输电线路绕击耐雷性能计算方法的改进[J].高压电器.2016（21）：88-89.

[4]胡守松，柏晓路，马凌，王洪刚，夏峰.超高压输电线路雷电绕击探讨[J].陕西电力，2013，03：52-55.