输电线路受雷电影响的失效概率研究

焦信庭

（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，内蒙古 兴安盟 137400）

引言

电力供应直接影响人们的生产生活，需提高供电稳定性和安全性。高压输电线路由于所处的地理环境和自然环境比较容易遭受雷击，造成的经济损失不可估量。

一、雷电天气对输电可靠性的影响

雷电会在输电线路周围产生磁场环境，在这种磁场环境下与输电线路所连接的各种电气设备都会产生放电效应，如果受到的影响较为严重将直接导致电力系统无法正常运行。输电线路需要长时间处在室外环境进行运作，遭受雷电天气无法避免，因此，要想确保输电线路在雷电天气环境下依然能够处于稳定状态进行正常运行，就需要更加清楚地认识到如何采取有效措施进行雷击故障预测，通过建立模型计算输电线路在雷电天气运行过程的失效概率，可以更加有效地做好防雷接地工作，保证防雷接地设计的科学性，以确保输电线路在恶劣环境下仍然能够安全稳定供电。

二、线路在雷电天气受到雷击的概率预估

（一）有关雷达相关参数的获取计算方式分析。通过使用气象雷达进行探测可以得出，雷达资料属于网格化基础数据信息。

（二）有关落雷的侧面距离计算方式分析。首先应进行线路方程的确定：通过勘测可以获得输电线路所在区域的网格经纬度数据信息，并且根据其经纬度信息进一步确定输电线路的坐标位置信息，其中的两个端点可以分别记录为M1(x1,y1)与M2(x2,y2)，由此就可以得到输电线路的直线方程式，可以描述为：ax＋by＋c＝0。落雷点侧面距离的计算方式：假设在雷电天气环境下，雷云的范围中心为雷电实际放电位置，能够计算出在雷电进行实际放电过程中，与架空输电线路之间产生的侧面距离，也就是点与线之间距离的计算方式。采用BP神经网络方式进行雷电流幅值的预测：根据所记录的相关历史数据，可以进行雷电流幅值、回波强度、回波顶高和垂直积累液态水含量之间的相关非线性数学模型建立：y＝f(x1,x2,x3)，通过对以上三个数据值进行计算，能够反推出雷电流幅值的预测值数据。y代表雷电流幅值，x1代表回波强度数值，x2代表回波顶高数值，x3代表垂直积累的液态水含量数值。为了获得公式当中各项信息，进行公式的具体表达与计算，可以通过使用BP神经网络计算方式进行雷电流幅值、回波强度、回波顶高、垂直积累液态水含量之间的数学关系之间的计算。

三、输电线路综合防雷的具体措施

（一）线路走廊的选择

线路走廊的选择是从路线上避开雷电频发的地区，需做好前期调研工作。根据当地的气候和自然环境，选择雷电较少的地区，还需结合相应的知识避开雷电频发的场所。例如，水库、山顶及半山区，不是靠近水，就是地势较高，容易引雷。向阳坡下雨频繁，容易引雷。靠近河流湖泊的高坡或者杆塔接地电阻高的地区，容易引雷。横跨水库、河流、湖泊及地势较高的平原地区等，四周较空旷，输电线路架设较高，且靠近水域，容易引雷。

（二）架设避雷线

经调查研究发现，在平原地区架设避雷线效果显著。避雷线和避雷针的原理是相同的，都是把雷电通过导线引入地下的避雷网，以减少其对输电线路的危害。避雷线在雷电高发的山地、丘陵地区避雷效果不佳。山地不仅是多雷区也是易绕击区。多山地区易出现绕击失效和侧击失效的现象。为减少绕击，需减少保护角。对于已建成的输电铁塔，已无法改变其保护角。对于正在建设或者准备建设的输电铁塔，可合理设计保护角，一般不宜超过20°，最大不能超过30°。

（三）降低杆塔的接地电阻

降低杆塔接地电阻的方法是放射法埋设钢筋。但是该方法只适用于电阻率低、土壤条件好及石头较少的平原地区。对于石头较多、土壤较少及电阻率高的山地地区，可添加降阻剂来降低杆塔的接地电阻。降阻剂的组成成分有细石墨、膨润土、固化剂、润滑剂及导电水泥等。降阻剂是良好的导电体，可作用于接地体和土壤之间。一方面，降阻剂可与金属接地体紧密接触，形成较大的电流流通平面；另一反面，降阻剂可针对性地降低地区杆塔的接地电阻，降低雷电反击跳闸率，提高输电线路的耐雷水平。

（四）安装线路型的避雷器

1.氧化锌避雷器

氧化锌避雷器也叫线路型避雷器，是最有效的一种防雷措施，可从根本上杜绝输电线路跳闸。氧化锌避雷器的原理是当雷击杆塔或绕击导线在绝缘子串两端产生的过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先动作，释放雷电流，然后在工频电压下呈现高阻，工频续流截断，从而保护绝缘子串免于闪络，开关并不跳闸。氧化锌避雷器多安装于雷电电击事故频发地区。但是氧化锌避雷器的安装建设成本较高，不适合大面积、大范围地安装建设。

2.线路型避雷器安装原则

多安装于山区一般山区都是雷电高发区，并且多有雷电绕击导线发生输电线路跳闸事故。由于一般山区杆塔的接地电阻较高，使用降阻剂和架设避雷线效果都不明显，需安装线路型避雷器。（2）考虑杆塔的接地电阻和相邻杆塔档距对于一些杆塔接地电阻较高的地区，应尽量改造杆塔档距，以降低接地电阻。如果因为环境因素和其他因素无法进行改造，且雷电电击事故频发，可考虑安装线路型避雷器。

四、结语

针对雷击故障可能对输电线路可靠性方面产生的影响进行分析，介绍了雷电天气下，有效减少输电线路失效概率的相关措施。