特高压输电线路的耐雷性能分析及防雷措施

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1、特高压输电线路的耐雷性能分析及防雷措施（1.山东电力工程咨询院有限公司250011;2.国网山东省电力公司250001）摘要：于特高压输电线路在电网建设领域的广泛应用，雷击成为危害输电线路稳定性的重要原因，木文分析了特高压输电线路雷害形成原因，介绍了几种常用的耐雷分析的方法及其优缺点，结合差异化防雷概念，提出了几种常用的防雷措施，对当前特高压输电线路的耐雷设计只有参考意义。关键字：特高压输电线路；耐雷性能；防雷措施一、特高压输电线路雷害事故分析特高压输电线路有其木身特点，到目前为止，雷击仍然是造成线路跳闸停电事故的主要原因。同时，雷击过程中输电线路形成的雷电过电压波，会沿线路进入变电设备

2、，危害变电设备的安全。随着输电线路的电压等级越来越高，其杆塔高度也势必增加，输电线路的轮廓越来越大，引雷半径也随之增大，最终导致遭受自然雷害的机率也增加。近年来，随着特高压输电线路的长度不断增加和线路电压的不断提高,输电线路的雷害事故又呈现出新的特点：一方面，由于超/特高压输电线路绝缘水平相比传统输电线路己经有很大提高，使其遭受雷电反击而引起跳闸的可能性大大降低，但其木身特点决定了更易遭受雷电绕击的威胁；另一方面，线路走廊经过区域不尽相同，所以线路各段区域的雷电活动参数的也不尽相同，使得输电线路防雷保护必须综合考虑其差异性，进行针对性防雷。二、特高压输电线路耐雷性能分析雷电绕击输电线路的

3、耐雷性能与多方面因素有关，根据以往研究结果,主要有雷电流幅值、地线保护角、线路走廊地形、线路绝缘水平等，目前主要的研究方法主要有两种[2]:—是根据以往经验验证的经验公式；二是利用间隙放电模型得到的绕击试验成果。目前，我国通常用到如下几种方法有：规程法、电气几何模型(EGM)、改进型电气几何模型、先导发展模型(LPM)等。2.1规程法规程法是国内在进行防雷工程设计时主要采用的方法，属于上文提到的第一种研宄方法，主要由经验得来，其经验公式式如下：该法能虽然能宏观上反映具路的耐雷特性，但不能从微观中反映线路实际结构、雷电特性参数和地形地貌对绕击的影响。同吋，由于没奋考虑特高压杆塔还可能发生雷

4、电从导线侧下方绕击的情况，故计算的结果与实际运行情况可能会有明显不符。2.2经典电气几何模型(EGM)和改进电气几何模型经典电3几何模(EGM)型是由Gilman和Whitehead两人根据前人的绕击研究结果，将雷电活动参数跟线路结构尺寸一并考虑，经过改进而建立的一种基于几何分析的模型。该模型改善了规程计算方法的效果，在国内外雷电绕击工程计算中也有较广泛的应用，但没有考虑雷电放电的分散性，而仅仅根据雷击电流的大小来确定击距大小。它是假定杆塔高度在60m以下、保护角在，且线路接地良好，所以其使用范围有限，对特高压输电线路的绕击研宄适用性不强。针对经典电气几何模型的缺点，Eriksson引入

5、吸引半径的概念，给出了一个的新电气几何模型。该模型认为:吸引半径是与雷电流幅值和结构物高度相关的函数，如图3所示。图3输电线路绕击改进电气几何分析模型该模型的绕击耐雷性能分析更接近实际。但该模型未能区分吸引半径和击距的区别，也没有考虑雷击分散性和导线工作电压对绕击耐雷性能的影响。2.3先导发展模型(LPM)Rizk、Dallera和Garbagnati等在上世纪90年代，根据研究雷电放电的物理过程形成了先导发展模型。先导发展模型法通过对雷电放电过程空间电场动态变化的模拟计算，得到导线、地线或大地上的场强和感位电压数据，当导地线上的场强或感疲电压超过上行先导的阈值时，导、地线上产生上行先导

6、，如图4所示。图4先导发展过程同吋该模型给出了上行先导起始、上下行先导相对发展和最终击穿的条件。与传统分析法相比，由于先导发展模型考虑了多种复杂因素对雷电绕击耐雷性能的影响，故该模型的计算结果更贴近实际，对于超特高压输电线路的防雷设计具有重要的参考价值。但现行先导发展模型也有一定的不足:1、图4中先导发展模型下行先导的发展方向垂直于地面，这与实际的雷电先导发展过程不一致;2、相关参数和判据没有明确；3、导线上瞬时电压会影响到实际的引雷效果。三、特高压交流输电线路传统防雷措施研宄输电线路防雷设计是针对雷击线路故障的原因，采用多种技术手段来降低雷击灾害的发生概率，从而减小雷击危害的防雷技术［

7、3］。雷击输电线路造成跳闸故障通常有四个阶段:雷电击中架空线路并产生幅值很高的雷电过电压；发生冲击闪络；建立起稳定的工频电弧；断路器跳闸。在防雷设计实践中，我们要设法限制上述四个阶段的出现或者减少出现的概率。特高压输电线路的绝人多数雷电灾害是由绕击导线造成的，从某种意义上来讲，特高压输电线路的耐雷性主要指绕击耐雷性能，所以绕击防雷保护是特高压输电线路防雷保护的重点。3.1架设避雷线架设避雷线是防止雷电直击配电线路的直接保护措施。主要