0 前言
据统计，在我国高压输电线路总跳闸次数中，雷击跳闸事故占40%～70%，威胁电网供电可靠性。本文就输电线路防雷计算中的几个问题作一探讨。
1 雷击有避雷线杆塔顶部的耐雷水平
在同一杆塔上，高度不等横担上的导线对地平均高度hｃ、横担对地高度hａ及避雷线与导线间的几何耦合系数k０不同。一般三者变化趋势相同，即使在同一高度的横担上，排列位置不同的导线k０也不同，故不同位置导线耐雷水平不同。我国110～500 kV常用杆塔顶部雷击时，塔上不同位置导线耐雷水平按文[1]式C17的计算结果，见表1。
表1表明：当雷击导线按三角形或垂直排列的杆塔顶部时，距避雷线最远，耦合系数最小的下导线的耐雷水平最高；距避雷线最近，耦合系数最大的上导线，耐雷水平最低。上、下导线的耐雷水平相差最大者达14%左右，因而上导线最易遭雷电反击。不同于过去“距避雷线最远的导线，其耦合系数最小,一般较易发生反击”的传统观点[2]，而与国内外输电线路的实际运行经验一致[3]，两锦供电公司1997～1998年间的统计分析亦可证明。
可见，导线按非水平排列的输电线路，雷击杆塔顶部的耐雷水平计算时，应以其上导线的计算结果为准。
2 绕击
目前绕击计算有击距法和经验法两种。击距法理论认为：雷云向地面发展过程中先导放电通道的头部在到达被击物体的闪击距离(即击距)之前，不确定击中点，而是先到达哪个物体的击距之内，即向该物体放电，先导对避雷线(杆塔)、导线、地面的击距相等。据此，在输电线路的避雷线及导线周围空间可分为3个区域，构成图1电气几何模型。图中OCｍ直线以上是避雷线的捕雷面；OdACｍ区域是导线的捕雷面；ACｍ曲线以下是地面的捕雷面。R１、Rｉ为相应于不同雷电流的击距，根据布朗等人的研究,击距R=7.1IL0.75，IＬ为雷电流。且导线临界击距：
式中，hｇ为避雷线对地平均高度，m；α为保护角。
R>Rｍ则无雷击导线，即绕击率为0。常用杆塔线路的Rｍ及相应的临界雷电流Iｍ计算结果见表1。
埃里克森引入吸引距离概念至上述模型得出吸引半径：
r=0.67h0.6IL0.74，式中，h为结构物高度，m。并认为，当保护角α
<某一值时，导线的捕雷面将被避雷线的捕雷面完全覆盖，不再发生雷电绕击导线，此α为临界保护角αｍ。其计算式为：< iv>
? αｍ＝arctan(x/(hｇ－ｈｃ）)。
式中，x=(r2ｇ－（ｈｇ－ｈｃ）2）0.5-rｃ，其中rｇ、ｒｃ为IＬ=绕击耐雷水平时避雷线、导线的吸引半径，m。常用杆塔线路的αｍ见表1。
由表1计算结果可知：
(1) 110～500 kV输电线路的Iｍ＜其绕击耐雷水平，该雷电流即使绕击于导线绝缘子也不闪络；当雷电流≥绕击耐雷水平时，因R>Rｍ，不会发生绕击。
(2) 220、500 kV输电线路的实际α
<αｍ，110 kv线路的α＝αｍ，110～500 kv输电线路基本不发生绕击。< iv>
我国目前绕击导线用经验法计算，按文[1]公式，与杆塔上计算结果相比，导线水平排列对边线绕击率平均降低～39%，非水平排列约降(41～63)%。对我国110～500 kV常用杆塔线路，经验法计算[4～5]110 kV、500 kV线路绕击跳次数仅分别占总跳闸数2%和13%，所以两种算法都不能说明线路雷击跳闸主要是绕击。
3 雷击跳闸率
中性点直接接地系统雷击杆塔顶部或绕击导线，只要IＬ>相应的耐雷水平，绝缘子串闪络后能建立稳定的工频电弧，线路将跳闸。因此在计算雷击跳闸率时，应该是在三相导线中取雷击杆塔顶部时耐雷水平最低的相和保护角最大的相(因绕击率最大)的组合，二者不一定是同一相导线。计算表明：除导线水平排列的输电线路，二者的组合都是边线外，导线非水平排列的输电线路均不是同一相导线的组合。在导线三角排列时是上线与下线的组合。在导线垂直排列时，则是上线与上线组合或上线与中线组合 。 中性点非直接接地系统雷击输电线路，一相闪络时，工频对地电流很小，线路不跳闸，当闪络相向第二相反击形成相间短路才能引起线路跳闸。因此，在计算雷击跳闸率时自有其特点：由于第一相闪络后即与杆塔连通，相当于一根避雷线，再向第二相反击时由于耦合系数的增大，使第二相的耐雷水平有相当大的提高，而提高后的耐雷水平才是计算跳闸率时所需要的。如66 kV单避雷线、导线三角排列的输电线路雷击杆塔顶部时，上导线耐雷水平最低，先闪络，使下导线的耐雷水平提高～25%；当雷绕击避雷线对侧下导线并引起闪络，再向上导线反击时，由于耦合系数增大，使上导线的耐雷水平提高～36%。
输电线路实际运行的雷击跳闸率与DL/T620—1997规定的雷击跳闸率不能吻合，原因为：
1) 目前，有关雷击发生、发展过程的物理本质尚未完全掌握，因此，输电线路防雷计算所依据的很多概念、假定都不一定十分正确和完善，与实际情况有一定的差异。
2) 雷击现象是随机事件，不同年份雷电活动的强度相差很大。雷击跳闸率的计算值是当地平均年雷暴日数时的数值，如用某些年份发生的输电线路雷击跳闸情况比较就难以一致
3) DL/T620-1997规定的跳闸率是在规定的标准状况下的计算结果，而实际运行中发生雷击跳闸的输电线路与标准状态肯定有差异。
4) 计算雷击跳闸率时，主要参数选取、计算与实际情况不符，如：
a) 地面落雷密度γ如年均雷暴日数≠40的地区计算雷击跳闸率时仍取γ＝0.07结果不符实际。
b) 一般高度输电线路遭受雷击面积的计算根据实验，雷击避雷线或导线及地面的概率Pｉ曲线如图2 。图中，d、hｐ分别为雷电通道与避雷线或导线的水平距离和悬挂平均高度。可见d/hｐ≤1.5时，～100%；当d/hｐ≥5时，趋于0，而雷击地面的概率则近100%；在d/hｐ＝0～5范围内，雷击避雷线或导线的总概率Pｉ～60%。因此，线路的受雷宽度应为b+2×5hｐPｉ＝ｂ＋6ｈｐ(ｂ为两根避雷线之间的距离 ，m)，则100 km的输电线路受雷面积为0.1(b+6hｐ)kｍ2，而目前我国采用面积为0.1(b+4hｐ)kｍ2。
c) 击杆率等参数的取值与实际吻合程度的影响。
4 结论
a 导线非水平排列的输电线路，雷击杆塔顶部时，耐雷水平最低的是距避雷线最近，耦合系数最大的上线，而非距避雷线最远，耦合系数最小的下线。上线最易遭反击。
b 根据绕击率计算方法和雷电屏蔽理论，造成输电线路跳闸的主要原因应是反击。
c 计算输电线路雷击跳闸率时，应是雷击杆塔顶部时耐雷水平最低相与绕击率最高相(即保护角最大的相)的组合。
d 输电线路受雷面积、击杆率等的选取与计算方法等原因的影响，输电线路雷击跳闸率计算值与实际差别较大。
6 东北电力设计院.电力工程高压送电线路设计手册.北京：水利电力出版社，1992
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只看楼主 我来说两句 抢板凳