不同電壓等級架空輸電線路雷電防護特征探究

安才生

摘 要：不同的電壓等級架空輸電線路雷電防護策略是不同的，需要對輸電線路的雷電防護策略進行分析。我國使用的是交流輸電線路和直流輸電線路，交流輸電線路的電壓是110kV到1000kV之間，直流輸電線路為±500kV到±800kV，這一電壓的范圍是主要的研究對象，通過對不同電壓等級架空輸電線路雷電防護特征進行分析，提出具體的防護措施。

關鍵詞：不同電壓等級；架空輸電線路；雷電防護特征

雷電防護在輸電線路的使用中是十分關鍵的，如果沒有將雷電防護工作做好，那么整個輸電線路就會面臨著安全隱患。雷電防護工作需要結合不同等級的電壓進行分析，在分析的過程中，需要通過輸電線路的耐雷性能、絕緣配置、結構參數和地理環境對雷電防護進行分析，在這樣的情況下就需要結合以往的雷電事件綜合考慮。本文就是對不同電壓等級架空輸電線路雷電防護的特征進行分析，為相關的工作人員建立正確的雷電防護理念。

1 分析的對象

本文是通過對110、220、750和1000kV的輸電線路和±500和±800kV等級的直流輸電線路作為整個輸電線路的研究對象，交直流架空輸電線路擁有的防雷特征有兩大種，一種是繞擊特征，另外一種是反擊特征，繞擊特征包括：繞擊耐雷水平、跳閘率和繞擊電流，反擊特征包括：跳閘率和反擊耐雷水平，本文在進行反擊特征和繞擊特征分析的時候使用的是電磁計算程序進行的計算，在計算的過程中，需要使用桿塔分段多波阻抗模型，在使用的過程中還要考慮非線性特性，判斷依據是絕緣子閃絡的方法。

2 架空輸電線路反擊特征的分析

2.1 交流輸電線路的反擊特征分析

交流電的反擊特征需要通過導線的周期變化來觀察，在觀察的過程中，需要根據反擊耐雷水平和導線的電壓的關系進行分析，在分析的過程中，需要將交流輸電線路的反擊閃絡率控制在一定的范圍內，而且無論是什么時候，必須要在平均數值的范圍內，桿塔接地電阻的取值如下：7Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω，通過計算可以知道交流輸電線路的反擊閃絡率和反擊耐雷水平。通過研究可以發現，同一個電壓等級的架空輸電線路的耐雷水平與電阻有著很大的關系，反擊耐雷水平與電阻成反比。如果是在桿塔接地電阻相同的情況下，那么電壓等級的不斷提升，反擊耐雷水平也會逐漸的增加。通過以上的分析可以得出以下的結論：如果是在平原地區，土壤的電阻不大的情況下，那么就不需要對反擊跳閘防護問題過于關注，因為雷電的發生頻率并不高。

2.2 直流輸電線路反擊特征的分析

直流輸電線路的反擊特征需要結合反擊閃絡進行分析，在雷擊避雷針后，那么就要利用絕緣子的兩端進行反擊閃絡的判斷，反擊閃絡是對不同電壓等級架空輸電線路雷電防護特征分析不可缺少的條件。直流輸電線路的運行對導線有著要求，導線必須要是直流電的電壓，這一工作電壓會影響著反擊計算的準確性，因為絕緣子串會受到兩端電壓的影響?，F在的直流輸電線路的地閃有90%是負極性，尤其是在橫斷掛點處，整個電壓呈現的是負極性的電壓。如果懸掛正極導線的絕緣子的電壓大于負極的電壓，那么反擊閃絡通常就會呈現為正極性的導線側。如果直流輸電線路在絕緣水平上較高，那么是不容易出現反擊閃絡的。

3 輸電線路繞擊特征分析

輸電線路繞擊特征分析主要是根據最大的繞擊電流和耐雷水平分析的，這兩個是影響著輸電線路繞擊特征最重要的影響因素。輸電線路的綜合指標是閃絡率，以下是對直流輸電線路和交流輸電線路繞擊繞擊特征進行具體的分析：

交流輸電線路的導線電壓和耐雷水平有著很大的關系，在進行分析的時候，一定要保證耐雷水平和閃絡率在同一個周期內，這樣就可以使整體的平均值誤差減小，在交流電壓等級不斷的上升的時候，耐雷水平也會不斷地上升，從2.65KA會增加到31.31KA，最大繞擊電流與整個交流線路的結構、地形、導線的電壓有關，本文是對保護角為-10°到25°這一范圍內地面的斜角是0°和20°，在這一條件下進行閃絡率和最大繞擊電流的分析。

3.1 地面傾斜角為0°

在地面傾斜角為0°的情況下，不同電壓等級交流輸電線路的最大繞擊電流如圖1所示，繞擊閃絡率如表2所示。在線路保護角相同的情況下，隨著輸電線路電壓等級的增加，桿塔高度增加，最大繞擊電流幅值也隨之增加；對于相同電壓等級的交流輸電線路，減小保護角可以顯著降低最大繞擊電流幅值及繞擊閃絡率。

3.2 地面傾斜角為20°

在地面傾斜角為20°的情況下，不同電壓等級交流輸電線路的最大繞擊電流如圖2所示，繞擊閃絡率如表2所示。最大繞擊電流和繞擊閃絡率隨保護角的變化趨勢與平原條件下的類似。對于110kV和220kV交流輸電線路，當線路保護角為25°時，其最大繞擊電流分別為21.97kA和81.97kA；對于500，750和1000kV交流輸電線路，當線路保護角為15°時，其最大繞擊電流分別為44.69，76.44和122kA，上述最大繞擊電流值均顯著高于平原地區的相應值。由于地形的影響，大地對輸電線路下邊坡邊相導線的屏蔽作用減弱，邊相導線的暴露空間擴大，使得最大繞擊電流增加，并導致處于山區的交流輸電線路的繞擊閃絡率顯著高于平原地區。

4 輸電線路雷電防護措施

110kV和220kV交流輸電線路的反擊耐雷水平低、反擊閃絡率高，而平原和山區的繞擊閃絡率均較低，故針對110kV和220kV交流輸電線路，應主要關注其反擊特征。根據表2的計算結果，通過降低接地電阻可以較好地抑制反擊閃絡率。500kV和750kV交流輸電線路的反擊耐雷水平較高、反擊閃絡率較低，一般情況下，桿塔的接地可采用基礎的自然接地，在高土壤電阻率地區，采用輔助接地體，適當降低阻值。

5 結論

受電壓等級、避雷線保護角和地形地貌等因素影響，架空輸電線路的反、繞擊特征呈現明顯的差異性。在開展輸電線路的防雷工作時，應樹立因地制宜的差異化防雷思想，針對架空輸電線路的雷電防護特征，制定合理的雷電防護措施，以達到技術性和經濟性的最優化。

參考文獻

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