1000kV特高压输电线路防雷研究

王 强 梁海潇 胡 伟

国网山西省电力公司检修分公司

1000kV特高压输电线路防雷研究

王 强 梁海潇 胡 伟

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人民生活水平能否提高以及国民经济的发展是否能得到改善，这都与电力的发展有着至关重要的联系。发展1000kV特高压输电线路，对我国电力系统进步有着重要影响。因此，研究1000kV特高压输电线路防雷问题，就十分必要。特高压输电线路一般都跨大地区、江、河，受地形地貌以及恶劣天气等诸多因数的影响。特高压输电线路大部分位于山区地带，雷害情况比较严重，从而就造成雷害是引起特高压输电线路发生故障的主要因素。本文就特高压输电线路的反击和绕击进行一些分析，并提出了一些防雷措施，仅供参考。

1000kV特高压；输电线路；防雷

特高压输电线路遭受雷击有两个特点：(1)由于特高压输电线路绝缘水平比较高，雷击避雷线或杆塔塔顶发生反击概率较低；(2)由于线路杆塔比较高，这就使特高压输电线路容易遭受绕击。下文就特高压输电线路的反击和绕击进行分析。

1 雷电防护

雷电防护有一套专门的理论。比如，雷电产生的机理，要研究大气物理学，用物理学的方法探讨雷电产生的原因。雷电对电子设备的雷害机理，需用大气电学的方法。研究雷电的防护方法，又涉及电工学，微电子学和材料学。雷电流的大小、雷电的波形研究，一般通过理论推导和现场实测，将现场实测的波形和理论推导拟合，这就需要用统计学的知识和概率论的知识。雷电科学还是一门试验科学，由于雷电机理的研究对雷电成因的解释许多出于假说，必须通过现场试验和模拟试验验证。同时，防护设备的好坏必须通过实验室模拟试验和现场对比试验两个环节，才可初步判断其好坏，最后，还要用统计学知识，对现场试验作出科学判断。

2 特高压交流输电线路的反击耐雷性能

2.1 特高压交流输电线路的预期雷击跳闸率

1000kV输电线路的预期雷击跳闸率应低于500kV输电线路的雷击跳闸率，前者可按后者的70%左右考虑，即大约0.095次/ (100km·年)。考虑我国电网裕度较小，网架较薄弱，线路雷击跳闸率的要求相对要再提高一些。

2.2 同塔双回线路反击跳闸率

利用最先进的EMTP算法算出铁塔上的各节点电压，通过分析是否超过绝缘子串所能承受的电压，便可确定该线路的反击耐雷水平。计算出同塔双回线路的反击跳闸率结果，线路绝缘间隙距离考虑7.2m、8.0m和9.2m三种。间隙距离对跳闸率有很大影响。在我国500kV输电线路中，同塔双回线路的绝缘水平一般比单回线路的绝缘水平高。理由是：①同塔双回线路杆塔高度高，雷击时塔顶和横担的电位较高；②同塔双回线路的重要性更大。对于1000kV输电线路绝缘也可以这样考虑。双回路采用平衡高绝缘方式，绝缘间距暂且以8.0m计。折合至单回路雷电反击跳闸率为0.00456～0.00657次/ (100km·年)，远低于预期的雷电跳闸率。可以认为，对于同塔双回路，虽然反击跳闸率要高于单回路的，但只要采用相对较高的绝缘，其反击跳闸率仍然很低，占总的雷击跳闸率的比例也很小。而反击仍不是引起雷击跳闸的主要原因。

3 特高压输电线路绕击耐雷性能

3.1 绕击概率模型

绕击概率模型以输电线路绕击模型为基础，通过雷电绕击分散性的研究与应用后而得出。绕击概率模型是以ZM1-39型杆塔为载体，分别应用120：1与143：1的比例尺寸，并加以雷击过程(特别是最后阶段的雷击)的模拟，利用雷击最后阶段跃变的下行先导，将其引雷能力及其与击距系数间的关系研究而出。该模型的应用，一定程度上可以很好的将事故现场的雷击原因进行科学解释，但也由于该模型的建立是以实验模型为基础，其利用物理手段制造的雷击与现实雷击存在较大差异，并且模拟实验过程中对于影响因素的设置与考虑比较单一(现实中绕击率影响因素众多)，对于其他情况未加考虑，因此，该模型的应用对于一些整体性研究存在明显的缺陷。

3.2 绕击跳闸率

输电线路导线受到雷电绕击这一事件的发生，是由某幅值雷电流概率分布密度与对相导线闪络的空间位置的条件概率乘积所确定的。由此可得线路绕击率的计算公式为：

线路绕击跳闸率：

式中：NL——每100km每年的雷击次数；

针对特高压交流输电线路杆塔高度过高的特点，选择釆用了的击距系数计算公式；引入输电线路受雷宽度与雷电流相关的观点，修正了规程推荐公式计算受雷宽度过大的问题；根据电气几何模型建立坐标系，求得考虑地面倾角条件概率下的线路绕击跳闸率。

4 防雷措施

4.1 杆塔选择

由于1000kV特高压输电线路都架设了地线，而且其绝缘子串与空气之间的放电电压水平也很大，这就使雷击地线或杆塔塔顶而发生反击的概率比较低。但是由于特高压输电线路杆塔一般较高，当雷电流流经特高压输电线路杆塔时，悬挂绝缘子串的横担处形成的感应电压将增大。当杆塔高度增加时，雷电反击闪络率也会相应的增大，从降低雷电反击闪络率角度分析，选择拉线V型塔比选择自立式塔以及双回塔效果都要好。

4.2 采用新技术进行防雷

消雷器、雷电定位系统、接地避雷线、避雷器、安装防导线熔断装置等新技术，对于提高线路绝缘耐压水平，更换柱式绝缘子，提高线路的冲压耐压水平，确保雷电感应在工频线流时不会因放电间距变大产生影响。

4.3 使用接地降阻剂，降低单位内处理接地电阻

降阻剂在使用后随着时间的推移，接地电阻下降，pH值一般在8左右，偏碱性。接地体在最初安装使用阶段是没有腐蚀现象的，但是在长期使用后，一般会出现严重的腐蚀问题。

综上所述，由于特高压输电线路杆塔一般较高，这就很容易使特高压输电线路遭受雷击发生绕击雷害。在这种情形下，建议最好采用塔顶避雷针。

[1]谭志庆.基于击距法的1000kV特高压输电线路耐雷水平及跳闸率研究[J].机电信息，2016，(12)：32-34.

[2]陈观发，张俊芬，邓永辉.1000kV特高压输电线路防雷工程设计实际应用[J].信息通信，2013，(09)：285.

[3]敬海兵.1000kV特高压交流输电线路防雷问题研究[D].西华大学，2012.