孫立華

摘 要：輸電線路承擔(dān)著電力輸送的任務(wù)，是電力系統(tǒng)的的重要俎成部分。然而，輸電線路長度長，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，通常需穿越各種地形，包括雷電頻繁區(qū)域，容易遭受雷擊發(fā)生停電事故，影響電網(wǎng)可靠性。輸電線路遭受雷擊是電網(wǎng)停電事故的主要原因之一，研究輸電線路雷擊對(duì)電網(wǎng)可靠性的影響，對(duì)減少輸電線路雷擊事故具有重要意義。本文介紹了雷電參數(shù)及耐雷性能指標(biāo)，對(duì)雷擊跳閘率的計(jì)算方法及其考核進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：雷擊；可靠性；耐雷性能；防雷

雷擊是導(dǎo)致電網(wǎng)停電事故的主要因素之一，輸電線路分布廣，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絕緣水平較低，在雷暴天氣容易遭受雷擊，導(dǎo)致電力中斷，降低電網(wǎng)的可靠性。通過總結(jié)歷年發(fā)生的雷害事故，發(fā)現(xiàn)雷擊事故具有一定的可防御性，本文分析了雷電參數(shù)及耐雷性能指標(biāo)，指出雷暴天氣下電力設(shè)備的可靠性參數(shù)與雷暴特征參數(shù)具有一定關(guān)系，并給出了雷擊跳閘率的計(jì)算方法，對(duì)研究雷暴天氣下輸電線路的可靠性以及增強(qiáng)電網(wǎng)抗雷擊能力具有實(shí)際參考價(jià)值。

1 雷電參數(shù)及耐雷性能指標(biāo)

1.1雷電活動(dòng)頻度

一個(gè)地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱可以通過長時(shí)間統(tǒng)計(jì)雷電在該地區(qū)的活動(dòng)頻度進(jìn)行評(píng)估，包括雷暴日、雷暴小時(shí)。雷暴日指一年內(nèi)有雷電的天數(shù)。雷暴小時(shí)指一年內(nèi)雷電放電的小時(shí)數(shù)。一般認(rèn)為，雷暴日小于15天的屬于少雷區(qū)，大于40天的屬于多雷區(qū)。

1.2 地面落雷密度γ

雷電包括雷云之間放電以及雷云對(duì)地放電，其中雷云對(duì)地放電是引起雷害的主要原因之一。地面落雷密度γ是指每平方公里在一個(gè)雷暴日內(nèi)，地面遭受到的平均雷擊次數(shù)。

1.3雷電流幅值I

雷電流幅值I是指當(dāng)雷擊后，所流過雷擊點(diǎn)電流的大小，反應(yīng)雷電強(qiáng)度。

1.4 雷擊跳閘率n

雷擊跳閘率n是反應(yīng)雷擊跳閘的概率。雷電流幅值大于線路耐雷水平時(shí)會(huì)發(fā)生沖擊閃絡(luò)，但斷路器不一定跳閘，如果閃絡(luò)發(fā)展為電弧，保護(hù)動(dòng)作跳閘。建弧率η是指雷擊發(fā)展為工頻電弧的概率，其計(jì)算公式為：

建弧率η=（4.5E0.75-14）×10-2

其中，E指的是絕緣子串平均工作電壓梯度。

其中，U為線路額定電壓；L1為絕緣子串長度；L2為線路線間距離。

1.5 耐雷水平

耐雷水平指線路不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值。各電壓等級(jí)線路應(yīng)有的耐雷水平如下表所示。

2 輸電線路雷擊跳閘率

輸電線路所遭受的雷害主要來自于繞擊線路、雷擊塔頂以及雷擊避雷線這三種，雷擊塔頂以及雷擊避雷線又導(dǎo)致線路反擊跳閘。一般情況下，桿塔檔距中部的避雷線遭受雷擊很少導(dǎo)致跳閘，線路反擊跳閘主要是塔頂或桿塔周圍的避雷線遭受雷擊后，雷電流經(jīng)桿塔入地，引起塔頂電位過高，絕緣子發(fā)生閃絡(luò)并發(fā)展為工頻電弧導(dǎo)致跳閘。因此，雷擊跳閘率n等于反擊跳閘率n1與繞擊跳閘率n2之和。

反擊跳閘率n1計(jì)算公式如下式所示。

n1=N（1-Pα）g·P·η

其中，N指的是年落雷次數(shù)；Pα指的是繞擊率；g指的是擊桿率；P指的是雷電流大于耐雷水平概率；η指的是建弧率。

繞擊跳閘率n2計(jì)算公式如下式所示。

n2=0.28（b+4h）Pα·P2·η

其中，b指避雷線之間的寬度；h指避雷線對(duì)地平均高度；P2指雷電流大于繞擊線路耐雷水平的概率。

則雷擊跳閘率n的計(jì)算公式為：

n=n1+n2=0.28（b+4h）η（gP1+PαP2）

雷電活動(dòng)情況復(fù)雜，在不同時(shí)期、不同區(qū)域均有較大差異。若某一區(qū)域相對(duì)于往年雷擊跳閘率有所升高，其原因包括雷電活動(dòng)增強(qiáng)、防雷措施不足等。將雷擊跳閘率納入考核，增強(qiáng)雷電監(jiān)測水平，掌握充分的技術(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)明確雷擊跳閘率升高的原因以及采取防雷措施具有重要意義。雷擊跳閘率考核應(yīng)考慮多項(xiàng)因素，基于歷年大量雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出區(qū)域雷電分布，得出線路落雷密度，對(duì)線路走廊落雷頻度和落雷強(qiáng)度進(jìn)行等級(jí)劃分，評(píng)估出線路雷害風(fēng)險(xiǎn)，最終分區(qū)域制定出雷擊跳閘率的考核指標(biāo)。對(duì)雷擊跳閘率的考核，最終目的還是為了增強(qiáng)輸電線路的可靠性，檢查輸電線路防雷措施的效果。

3 總結(jié)

輸電線路雷擊跳閘率與雷電天氣情況以及線路防雷性能相關(guān)，在對(duì)區(qū)域雷擊情況以及線路雷害風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)確評(píng)估的基礎(chǔ)上，落實(shí)對(duì)雷擊跳閘率的考核，才能檢驗(yàn)并進(jìn)一步改善輸電線路防雷措施的效果。目前，雷電監(jiān)測技術(shù)并不完善，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際情況具有一定誤差。提高雷電監(jiān)測技術(shù)，加強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集，改進(jìn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的方法，是需要進(jìn)一步改善的工作。

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